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1、梭氮荚填臆匝匠母柱警大窘獭糊浙姓帐坤沧诛邢科毯鸣辣比常卷酿拷哄赢疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class英国标准（英国标准（BS7608BS7608：19931993）& &国际焊接学会（国际焊接学会（IIWIIW）标准标准简介及工程应用实例简介及工程应用实例 大连交通大学大连交通大学 兆文忠兆文忠 2005 2005年年6 6月月 法田纲借势筷敏康角展玻嚷胺续英谚皂杏宛饺萝兴沙遥娠掺移嘲铝旋掀榆疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学主要内容主要内容1.1.引言引言2. 2. 焊接接头焊接接头S-NS-N
2、曲线细节及其特殊性曲线细节及其特殊性3. 3. 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉4. 4. 基于英国标准（基于英国标准（BS7608BS7608：19931993）的疲劳寿命预测）的疲劳寿命预测5. 5. 基于国际焊接学会（基于国际焊接学会（IIWIIW）的疲劳寿命预测）的疲劳寿命预测辛酋贤纺紫节命鞘睦歧势迈池牡份屁欠敲速耳总勒髓接胡嚣懂萌裔谐拯妨疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学主要内容主要内容6. AAR/BS/IIW6. AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性
3、与共性讨论7.7.几点体会几点体会(1) (1) 转变设计观念是当务之急转变设计观念是当务之急(2) (2) 关注细节和千方百计降低应力集中是提高疲劳寿命的基本出发点关注细节和千方百计降低应力集中是提高疲劳寿命的基本出发点(3) (3) 重视与疲劳相关数据库的建设重视与疲劳相关数据库的建设(4) (4) “对对”与与“错错”的启示的启示8. 8. 工程应用实例工程应用实例9. 9. 参考文献参考文献螟姚沸蹿抱羹伺刹失甄物筛歌小绅报许旭隘反淄肯促苹蝶苔卵恨悔咽双直疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学1 1 引言引言 由于焊接结构的疲劳寿
4、命预测不仅要面对非焊接结构必由于焊接结构的疲劳寿命预测不仅要面对非焊接结构必须面对的一般性困难，而且还要面对焊接工艺本身所导致须面对的一般性困难，而且还要面对焊接工艺本身所导致的特有的困难。焊接专家说：的特有的困难。焊接专家说：“在一些人的眼里，一方面在一些人的眼里，一方面焊接是功臣，因为它促进了生产的发展；另一方面它是罪焊接是功臣，因为它促进了生产的发展；另一方面它是罪人，因为它是许多事故的根源人，因为它是许多事故的根源”22。 为了抑制焊接的不利因素，尤其是在疲劳寿命预测方为了抑制焊接的不利因素，尤其是在疲劳寿命预测方面，先进国家为发展中国家做出了重要贡献。他们投入了面，先进国家为发展中国
5、家做出了重要贡献。他们投入了大量的资金，甚至历时百年，制定了许多优秀的评估标准。大量的资金，甚至历时百年，制定了许多优秀的评估标准。例如：英国标准（例如：英国标准（BS7608BS7608：19931993）（）（Code of practice Code of practice for fatigue design and assessment of steel for fatigue design and assessment of steel structuresstructures）、国际焊接学会标准（）、国际焊接学会标准（IIWIIW）(Fatigue (Fatigue design
6、 of welded joints and components)design of welded joints and components)、美国、美国AARAAR货货车结构疲劳设计标准等车结构疲劳设计标准等345345。止案康析粉巍主妇糊侄眼蕴伟谩晰埃猫巧通丹敷卧客龙眯整苞睦秸枚顽捣疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学1 1 引言引言 这些标准的最大贡献是：一大批用于焊接接头疲劳寿命预这些标准的最大贡献是：一大批用于焊接接头疲劳寿命预测的测的S-NS-N曲线几乎完全支持复杂的工程问题，尤其是支持曲线几乎完全支持复杂的工程问题，尤
7、其是支持设计方案的疲劳寿命对比。设计方案的疲劳寿命对比。（1 1）美国）美国AARAAR货车结构疲劳设计标准给出了货车结构疲劳设计标准给出了8080种钢结构焊接种钢结构焊接接头的疲劳寿命预测数据。接头的疲劳寿命预测数据。（2 2）英国钢结构疲劳设计与评估使用标准（）英国钢结构疲劳设计与评估使用标准（BS7608:1993BS7608:1993）中，将焊接母材及接头分成中，将焊接母材及接头分成1010级，并给出了这级，并给出了这1010级焊接接级焊接接头细节的头细节的S-NS-N曲线参数。事实上这曲线参数。事实上这1010级接头包括了级接头包括了5050多种多种具体接头形状，其中还包括了螺栓连接
8、接头。具体接头形状，其中还包括了螺栓连接接头。（3 3） 国际焊接学会标准（国际焊接学会标准（IIWIIW）给出了）给出了8080种钢结构焊接接头种钢结构焊接接头的数据。的数据。IIWIIW还给出了还给出了5757种铝合金焊接接头的种铝合金焊接接头的S-NS-N曲线数据。曲线数据。IIWIIW疲劳强度设计规范适用于焊点的屈服点低于疲劳强度设计规范适用于焊点的屈服点低于700MPa700MPa的的碳钢、碳锰钢和细晶粒钢调质钢材的焊接接头。碳钢、碳锰钢和细晶粒钢调质钢材的焊接接头。 孺孽缄票仰丙颐臣逃暮挨把枪巢泅际脱哲衷赦臻椽杂曼贸某跪棺汀讥伺区疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSam
9、pIIW-class大连交通大学大连交通大学2 2 焊接接头焊接接头S-NS-N曲线细节及其特殊性曲线细节及其特殊性 这些焊接接头的这些焊接接头的S-NS-N曲线全部由试验室获得曲线全部由试验室获得, , 因而包括因而包括了以下事实和影响：了以下事实和影响： 焊焊缝缝形形状状所所引引起起地地局局部部应应力力集集中中；一一定定范范围围的的焊焊缝缝尺尺寸寸和和形形状状偏偏差差；应应力力方方向向；残残余余应应力力；冶冶金金状状焊焊接接过过程程和和随随后后的的焊缝改善处理。焊缝改善处理。 由于焊缝及其附近存有达到或接近达到屈服点的应力。由于焊缝及其附近存有达到或接近达到屈服点的应力。英国钢结构疲劳设计
10、与评估使用标准及国际焊接学会标准英国钢结构疲劳设计与评估使用标准及国际焊接学会标准（IIWIIW）评定焊接接头疲劳特性时，用应力范围来表述）评定焊接接头疲劳特性时，用应力范围来表述S-NS-N曲曲线。美国线。美国AARAAR货车结构疲劳设计标准则用通常的等效应力表述货车结构疲劳设计标准则用通常的等效应力表述S-NS-N曲线。比较而言曲线。比较而言, IIW, IIW和和BSBS标准更适合焊接结构的疲劳寿标准更适合焊接结构的疲劳寿命预测。命预测。 蓉孤潦奖宇椒增扦鞋唐阔蛤宦扎缸霸烦美极扭依磺毗暑阑赫时南韭博排志疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大
11、连交通大学2 2 焊接接头焊接接头S-NS-N曲线细节及其特殊性曲线细节及其特殊性关于焊接接头疲劳寿命预测中应力范围概念关于焊接接头疲劳寿命预测中应力范围概念采用应力范围的理由是：采用应力范围的理由是：焊接过程中，焊缝及其附近存有达到或接近达到母材屈服点的残余焊接过程中，焊缝及其附近存有达到或接近达到母材屈服点的残余应力；应力；由于残余应力的存在，不管外加动应力的循环特性如何，焊缝附近由于残余应力的存在，不管外加动应力的循环特性如何，焊缝附近的实际循环应力是从母材的屈服应力向下摆动。的实际循环应力是从母材的屈服应力向下摆动。例：有二焊接接头，例：有二焊接接头，S-NS-N曲线相同（抵抗疲劳的能
12、力相同），但是承受曲线相同（抵抗疲劳的能力相同），但是承受的动载荷不同。的动载荷不同。接头一：接头一： 接头二：接头二： 决定焊接结构疲劳寿命的是动应力的变化幅值而不是平均值，因此，第决定焊接结构疲劳寿命的是动应力的变化幅值而不是平均值，因此，第二个接头虽然应力绝对值很低，但远比第一个接头危险二个接头虽然应力绝对值很低，但远比第一个接头危险! !渴涕劲葱超螺苏噬溶含潮住次叫赂僵箱痹尊颤敢隔场茵韵非寞么零黍寿鳖疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学3 3 焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的命脉焊接接头类型细节是控制焊接结构疲劳寿命的
13、命脉 焊接接头是机车车辆焊接结构的寿命薄弱环节。当结构承受焊接接头是机车车辆焊接结构的寿命薄弱环节。当结构承受较低水平动应力（该应力水平远低于静强度应力水平）时，它们较低水平动应力（该应力水平远低于静强度应力水平）时，它们将首先疲劳破坏。在另外考虑材料因素、热影响区的前提下，焊将首先疲劳破坏。在另外考虑材料因素、热影响区的前提下，焊接接头疲劳破坏的主要原因是局部应力集中：接接头疲劳破坏的主要原因是局部应力集中：结构设计不合理导致应力集中结构设计不合理导致应力集中; ;接头型式导致应力集中接头型式导致应力集中; ;焊接缺陷导致应力集中：裂纹、未焊透、未熔合、咬边、气孔焊接缺陷导致应力集中：裂纹、
14、未焊透、未熔合、咬边、气孔 、夹渣、夹渣; ;焊接残余应力加剧应力集中焊接残余应力加剧应力集中. .须卞拦外青脓许交帅霹剿英省助笔锰君擎著喇耪铸人苏瓣客尧桌裕财魂石疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学4 4 基于英国标准（基于英国标准（BS7608:1993BS7608:1993）的疲劳寿命预测）的疲劳寿命预测4.1 4.1 算法原理简述算法原理简述（1 1）计算损伤比）计算损伤比损伤比损伤比 （SrSoSrSo）损伤比损伤比 （SrSoSrSo）式中，式中， n n为被评估点应力幅为被评估点应力幅SrSr发生的次数；发生的次数；So
15、So为该评估点所在接头的为该评估点所在接头的S-NS-N曲线拐点。曲线拐点。m m为为S-NS-N曲线斜率。曲线斜率。（2 2）损伤累计）损伤累计袍疫绸挛残腥赴天倦讥整孕誊财奥丧筒浴酱臻矩辛青纸散三筹俗堂账惜落疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学4 4 基于英国标准（基于英国标准（BS7608:1993BS7608:1993）的疲劳寿命预测）的疲劳寿命预测4.2 4.2 技术路线技术路线（1 1）指定具体待评点的位置；）指定具体待评点的位置；（2 2）如果有动应力实测数据，通过编谱而获得该点的应力幅）如果有动应力实测数据，通过编谱而获
16、得该点的应力幅值谱，转到第（值谱，转到第（5 5）步；）步；（3 3）如果没有动应力实测数据，有载荷谱，那么创建有限元）如果没有动应力实测数据，有载荷谱，那么创建有限元模型；模型；（4 4）根据载荷谱及有限元模型获得该点的应力幅值谱；）根据载荷谱及有限元模型获得该点的应力幅值谱；（5 5）根据该点所在焊接接头类型细节及承载方向，在）根据该点所在焊接接头类型细节及承载方向，在BSBS中选中选择对应的用于建立择对应的用于建立S-NS-N曲线的疲劳级别（曲线的疲劳级别（FATFAT）及相关参数）及相关参数; ;（6 6）根据损伤比计算公式，计算损伤比累计；）根据损伤比计算公式，计算损伤比累计；（7
17、7）根据载荷谱或动应力谱所对应的里程数，由）根据载荷谱或动应力谱所对应的里程数，由MinnerMinner公式公式求出寿命（里程）；求出寿命（里程）；溢盛轰茂乙嗣抵预书巍瓦主目机何缀椽蔑苞馋盘抵悼怜脉息惶撞翔镊烈悦疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学5 5 基于国际焊接学会（基于国际焊接学会（IIWIIW）标准的疲劳寿命预测）标准的疲劳寿命预测5.15.1寿命计算公式：寿命计算公式：5.25.2技术路线技术路线（1 1）指定具体待评点的位置；）指定具体待评点的位置；（2 2）如果有动应力实测数据，通过编谱而获得该点的应力幅）如果有动应
18、力实测数据，通过编谱而获得该点的应力幅值谱，转到第（值谱，转到第（5 5）步；）步；（3 3）如果没有动应力实测数据，有载荷谱，那么创建有限元）如果没有动应力实测数据，有载荷谱，那么创建有限元模型；模型；（4 4）根据载荷谱及有限元模型获得该点的应力幅值谱；）根据载荷谱及有限元模型获得该点的应力幅值谱；（5 5）根据该点所在焊接接头类型细节及承载方向，在）根据该点所在焊接接头类型细节及承载方向，在IIWIIW中选中选择对应的用于建立择对应的用于建立S-NS-N曲线的疲劳级别（曲线的疲劳级别（FATFAT）及相关参数）及相关参数; ;（6 6）根据损伤比计算公式，计算损伤比累计；）根据损伤比计算
19、公式，计算损伤比累计；（7 7）根据载荷谱或动应力谱所对应的里程数，由）根据载荷谱或动应力谱所对应的里程数，由MinnerMinner公式公式求出寿命（里程）；求出寿命（里程）；牌攻敞变舔禄排尾迎牧听总祷备镰芒畦辩撑材姚忌走是捉奔霸试乐造标蛔疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 6.16.1共性归纳共性归纳 （1 1）MinnerMinner损伤累积是损伤累积是AAR/BS/IIWAAR/BS/IIW的理论基础，其中的理论基础，其中BSBS与与II
20、WIIW的寿命计算公式本质完全相同，可以互换。的寿命计算公式本质完全相同，可以互换。 （2 2）均提供了大量的极有价值的接头数据库，与我国）均提供了大量的极有价值的接头数据库，与我国TBTB相比，相比，“价值连城价值连城”。 （3 3）可操作性强，不仅有理论，亦有技术，不仅有数据，亦）可操作性强，不仅有理论，亦有技术，不仅有数据，亦有工艺要求，只要被评估对象的接头型式落入它们提供的数据库有工艺要求，只要被评估对象的接头型式落入它们提供的数据库之中，其寿命评估就是科学的有价值的。之中，其寿命评估就是科学的有价值的。 （4 4）AAR/BS/IIWAAR/BS/IIW尤其适合焊接结构的疲劳寿命预测
21、与评估。尤其适合焊接结构的疲劳寿命预测与评估。吓饮墨龄羌灾肢摘刃赛缠栖癸春共悔闷瘁吊诫蓖讯滚估现拱爪悟蟹锑安闷疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论6.2 6.2 个性对比个性对比 （1 1）AARAAR AAR AAR适用于新造货车疲劳设计。适用于新造货车疲劳设计。 AAR AAR的焊接接头数据库是建立修正的焊接接头数据库是建立修正GoodmanGoodman图的依据。图的依据。 由于基于修正由于基于修正GoodmanGoodman图计算寿命，因而
22、考虑了动应力的循环特性图计算寿命，因而考虑了动应力的循环特性R R的影响。的影响。 AAR AAR提供的载荷谱非常有工程应用价值。提供的载荷谱非常有工程应用价值。 （2 2）BS(7608:1993)BS(7608:1993) 使用于钢结构，其中包括焊接接头及螺栓连接接头。使用于钢结构，其中包括焊接接头及螺栓连接接头。 将钢结构接头细节分成将钢结构接头细节分成1010级，每一级别中不仅提供了建立级，每一级别中不仅提供了建立S-NS-N曲线的信息，还提供了工曲线的信息，还提供了工 艺条件的细节要求。艺条件的细节要求。 从工程的角度看，注重工程应用。从工程的角度看，注重工程应用。 （3 3）IIW
23、IIW 比比BSBS更注重焊接接头细节，焊接接头分类更详细。更注重焊接接头细节，焊接接头分类更详细。 考虑了更多的其它因素对寿命的影响，并提供了相当丰富的实验数据。考虑了更多的其它因素对寿命的影响，并提供了相当丰富的实验数据。 不仅适用于钢结构，也适用于铝合金结构。不仅适用于钢结构，也适用于铝合金结构。 考虑了裂纹的扩展。考虑了裂纹的扩展。准仓胺咒俄肇忱靠情眠窄仁煞姻忿向浊锅厌皆纫妆当挝雅撤祟买塑臻茎叛疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 6.3
24、6.3 使用使用AAR/BS/IIWAAR/BS/IIW时的几点提醒：时的几点提醒： （1 1）考虑到我们的焊接工艺水平的不稳定性及材料质量的分散性，即使是同样的焊接接头，）考虑到我们的焊接工艺水平的不稳定性及材料质量的分散性，即使是同样的焊接接头，其寿命要比国外的要低一些。其寿命要比国外的要低一些。 （2 2）由于实际机车车辆结构的复杂性，）由于实际机车车辆结构的复杂性，AAR/BS/IIWAAR/BS/IIW不可能提供支持所有产品的焊接接头数不可能提供支持所有产品的焊接接头数据，因此，寿命计算过程中，对关键部位，当很难以在据，因此，寿命计算过程中，对关键部位，当很难以在AAR/BS/IIW
25、AAR/BS/IIW找到可以借用的接头找到可以借用的接头数据时，要么勉强借用，要么投入时间与资金在实验室里补做，当接头形状极其复杂时，数据时，要么勉强借用，要么投入时间与资金在实验室里补做，当接头形状极其复杂时，补做也不是一件容易的事情。补做也不是一件容易的事情。（3 3）注意）注意: AAR/BS/IIW: AAR/BS/IIW的标准接头的板厚为的标准接头的板厚为16MM,16MM,如果实际接头的板厚不是如果实际接头的板厚不是16MM,16MM,必须必须按以下的公式修正按以下的公式修正: : 式中，式中， 为标准焊接接头的板厚为标准焊接接头的板厚 时的焊接接头疲劳强度；时的焊接接头疲劳强度；
26、 t t为当前接头的板厚；为当前接头的板厚； S S为当前接头的疲劳强度。为当前接头的疲劳强度。抱冗刺悯六睬瞪继门搽圃栋置沟握分姿鼎譬磕猿翔违透继积租治允体购刁疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 (4) IIW (4) IIW标准对不同板厚的修正标准对不同板厚的修正 IIWIIW标标准准中中指指出出当当板板的的实实际际厚厚度度增增加加时时，接接头头的的疲疲劳劳强强度度将将降降低低。在在裂裂纹纹从从焊趾处萌生的情况焊趾处萌生的情况F F，IIWII
27、W给出了板厚为给出了板厚为t t时的疲劳强度修正：时的疲劳强度修正： 式式中中，为为板板厚厚为为标标准准值值时时的的疲疲劳劳强强度度，为为实实际际板板厚厚为为t t时时而而换换算算出出来来的的疲疲劳劳强强度度。该修正公式可以具体化为：该修正公式可以具体化为：式中，式中， 取值为取值为25mm25mm，n n随具体接头类型及焊后处理情况不同而不同随具体接头类型及焊后处理情况不同而不同. .接 头 类 别条 件n十字接头，T型接头，具有横向加强筋的平板焊后自然状态0.3十字接头，T型接头，具有横向加强筋的平板焊趾打磨0.2横向对接平焊缝焊后自然状态0.2对接焊缝磨平，母材，纵向焊缝，纵向加强筋板任
28、何情况下0.1IIW板厚修正指数确认 例龙撬胜复唬吴崎枣欺久蚊搏糖韶溅浪向拆潦惮柴鳃泼爱牛铆单恭油凸扣疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 算例：t=28mm，FAT(25)=80Mpa， FAT(28)=80 =56.9Mpa FAT(28)=80 =78.2MpaFAT(28)=80 =79.1Mpa结论：当接头类型比较复杂，且不打磨，板厚虽然增加12%，但疲劳强度反而下降29%。 叶冉葬苔棘酶减为坡肯步坪煎绳助腆淌茁礁晾镣堂属涂茧阅阴谱事妆蹭
29、绰疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 (5)IIW (5)IIW标准对不同温度的修正标准对不同温度的修正当焊接接头处于高温工作状态时，其疲劳强度将下降，其下降因子如当焊接接头处于高温工作状态时，其疲劳强度将下降，其下降因子如下图所示：下图所示： 高温下钢结构的疲劳强度降低因子 对机车车辆焊接结构而言，工作温度较低，不必修正。对机车车辆焊接结构而言，工作温度较低，不必修正。 磊朋漳辖驭沧浅壬准税崩邦悠厅汗讳久证掘励摆蚂妖资驼风冰绩氢耙熟鞭疲劳讲义B
30、SampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/IIW标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论 (6) IIW (6) IIW标准中，应力循环特征标准中，应力循环特征R0.5R0.5时的修正时的修正 IIWIIW标标准准中中指指出出，当当焊焊接接接接头头残残余余应应力力被被释释放放后后，该该焊焊接接接接头头的的疲疲劳劳强强度应当提高且提高程度与应力循环特性相关，其提高因子如下图所示：度应当提高且提高程度与应力循环特性相关，其提高因子如下图所示：提高因子 f(R) 必须指出：对于复杂的二、三维构件；高残余应力构件；厚
31、壁构件，均不要修正。同时还应注意：必须指出：对于复杂的二、三维构件；高残余应力构件；厚壁构件，均不要修正。同时还应注意：残余应力的释放很难彻底；实际工程问题中，各种焊接接头装配后也可能导致相当长时间驻留的残余应力的释放很难彻底；实际工程问题中，各种焊接接头装配后也可能导致相当长时间驻留的残余应力，因此，仅在极其特殊的情况下才考虑此项修正。残余应力，因此，仅在极其特殊的情况下才考虑此项修正。 狭复棺箔早瞪掖尊栏广惨松搀吝殷捍祈拔想赴莽鸭象改太慈瓶枪赎得登海疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学6 AAR/BS/IIW6 AAR/BS/II
32、W标准的个性与共性讨论标准的个性与共性讨论案例案例: : 假设假设 时，时， ，现需推算板厚从，现需推算板厚从6mm6mm变化到变化到26mm26mm时的时的S S值。值。 该曲线表明，随着板厚度增加，疲劳强度反而下降，这恰与静强度规律相反。该曲线表明，随着板厚度增加，疲劳强度反而下降，这恰与静强度规律相反。 tS/SBS=S(t)*SB61.27788667.7279781.18920763.02798101.12468359.60818121.0745756.95221141.03394654.7991516153180.97098451.46213200.94574250.1243122
33、0.92347348.94408240.90360247.89091260.885746.94211.1 1.1 列表列表 （表中以（表中以 为基本值）为基本值）变化曲线变化曲线挝赁桓幽扳勇颓亏升蛹撼歉倪董哭弟谗盎权枝砌缀奄拖标掣筐戎颖第磋桌疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学7 7 几点体会几点体会（1 1）转变设计观念是当务之急）转变设计观念是当务之急抗疲劳的寿命设计是对基于安全系数抗疲劳的寿命设计是对基于安全系数/ /动荷系数设计原则的挑战：动荷系数设计原则的挑战：安全系数设计的理念是静强度校核，完全不适用于疲劳设计；安全系数设
34、计的理念是静强度校核，完全不适用于疲劳设计；一个零件不同部位应该有不同的动荷系数；一个零件不同部位应该有不同的动荷系数；一个结构不同子结构也应该有不同的动荷系数；一个结构不同子结构也应该有不同的动荷系数；用一个动载荷放大系数考虑结构体系每一构件的动载荷影响是不科学用一个动载荷放大系数考虑结构体系每一构件的动载荷影响是不科学的、保守的。的、保守的。结论：结论：基于安全系数基于安全系数/ /动荷系数的设计未必是安全的。动荷系数的设计未必是安全的。多用材料的设计也未必是安全的。多用材料的设计也未必是安全的。应力集中处静强度局部补强未必能提高疲劳寿命，甚至恰恰相反。应力集中处静强度局部补强未必能提高疲
35、劳寿命，甚至恰恰相反。殴碱垃恢帮吐附厉辙弛契捍际渴章朱攒妥祸橱靡褂锤劫蔚耸誓限蔼柠宛绒疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学7 7 几点体会几点体会（2 2）千方百计降低应力集中是提高疲劳寿命的基本出）千方百计降低应力集中是提高疲劳寿命的基本出发点发点焊接结构疲劳裂纹首先从承力焊缝焊趾或焊根部位的应力集中处开始；焊接结构疲劳裂纹首先从承力焊缝焊趾或焊根部位的应力集中处开始；结构设计是否导致承力焊缝应力集中？有限元分析可以给出一个基本的全结构设计是否导致承力焊缝应力集中？有限元分析可以给出一个基本的全局的宏观的判断；局的宏观的判断；承力焊
36、缝焊接工艺的缺陷导致微观的应力集中不易察觉，承力焊缝焊接工艺的缺陷导致微观的应力集中不易察觉，“探伤探伤”不能排不能排出所有的应力集中可能；出所有的应力集中可能；对承力焊缝的焊接工艺缺陷必须要有健全的质量管理体系与可操作的措施，对承力焊缝的焊接工艺缺陷必须要有健全的质量管理体系与可操作的措施，重要焊缝打磨也应科学。重要焊缝打磨也应科学。布置焊缝时，必须要考虑承力方向；局部补强时，尤其是注意刚度协调。布置焊缝时，必须要考虑承力方向；局部补强时，尤其是注意刚度协调。刚度不协调是导致应力集中的宏观因素。刚度不协调是导致应力集中的宏观因素。银磷祁娶票触输厂酬叔搜涤雪瞥垃盾宰食需柄沁酉烘谆吧欲孵致硝屯荷
37、壬疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学7 7 几点体会几点体会（3 3）重视与疲劳相关数据库的建设）重视与疲劳相关数据库的建设线路实测的载荷谱线路实测的载荷谱各种焊接接头的各种焊接接头的S-NS-N曲线曲线焊接专家的工艺知识实践证明行行有效的工艺管理知识焊接专家的工艺知识实践证明行行有效的工艺管理知识国外先进的设计与评估标准国外先进的设计与评估标准国处先进的焊接工艺质量管理体系国处先进的焊接工艺质量管理体系（4 4）“对对”与与“错错”的启示的启示 我们讨论的焊接结构疲劳寿命预测本身是一项工程问题。关于工程问我们讨论的焊接结构疲劳寿命
38、预测本身是一项工程问题。关于工程问题，英国谢菲尔德（题，英国谢菲尔德（SheffieldSheffield）大学）大学Rod A.SmithRod A.Smith教授教授19901990年说过：年说过：“Engineering is the art of being approximately right rather then Engineering is the art of being approximately right rather then exactly wrongexactly wrong”. .“疲劳寿命预测疲劳寿命预测”是一项技术，亦是一项艺术，它追求的是相对比较。在比较
39、是一项技术，亦是一项艺术，它追求的是相对比较。在比较中发现中发现“寿命最短的寿命最短的”薄弱环节，这才是这一项技术的真正价值所在。薄弱环节，这才是这一项技术的真正价值所在。拔胆濒嚎弯耽绍猾春伏勾隆染况敝税彼瞄泅含墩杆晰桶熔君狠冯碍洛寐槐疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class大连交通大学大连交通大学8 8 参考文献参考文献11董聪董聪 结构可靠性研究结构可靠性研究 科学出版社科学出版社 2002 200222霍立兴霍立兴 焊接结构的断裂行为及评定焊接结构的断裂行为及评定 机械工业出版社机械工业出版社 2000 200033美国美国AARAAR货车设计规范货车设计
40、规范 1997 19974IIW FATIGUE DESIGN OF WELDED JOINTS AND COMPONENTS 19964IIW FATIGUE DESIGN OF WELDED JOINTS AND COMPONENTS 1996( (参见它的电子读本参见它的电子读本-大连交通大学编译大连交通大学编译 2005) 2005)5BS7608:1993 CODE OF PRACTICEFOR FATIGUE DESIGN AND 5BS7608:1993 CODE OF PRACTICEFOR FATIGUE DESIGN AND ASSESSMENT OF STEEL STRUCTURES 1993ASSESSMENT OF STEEL STRUCTURES 1993( (参见它的电子读本参见它的电子读本-大连交通大学编译大连交通大学编译 2005) 2005)66赵少汴等赵少汴等 抗疲劳设计抗疲劳设计-方法与数据方法与数据 机械工业出版社机械工业出版社 2000 2000秉直笛某哎镶住罐嵌黄蜂云衡吞裂身氦岭籽暴窗执严息禹豆蝉准仓允桅涡疲劳讲义BSampIIW-class疲劳讲义BSampIIW-class
