焊接鋼結構疲勞強度與壽命預測理論的研究.pdf

1、本文應用三維有限元理論，構造了一類五面體6～15節(jié)點單元的形函數(shù)，提出了在五面體單元內(nèi)的Gauss積分處理方法，建立了相應的單元剛度矩陣，將其與六面體8～21節(jié)點單元結合，可用于計算焊接鋼結構的應力場。采用這兩類單元計算了錯位板接頭、T型板接頭、工字梁焊接鋼結構和工字梁十字接頭的應力場，得到了相應的理論應力集中系數(shù)公式。本文以Rice-Levy的線彈簧模型為基礎，構造了一種八節(jié)點線彈簧單元，得到了單元的剛度矩陣。編制了五面體單元、六面體

2、單元和八節(jié)點線彈簧單元相結合的計算程序，計算了T型板接頭表面裂紋的應力強度因子，計算值與光彈性試驗結果吻合較好。計算表明，用線彈簧單元和有限元相結合的方法，計算表面裂紋的應力強度因子，可以大量減少計算工作量，且具有良好的計算精度。本文在引入“最壞切口”概念的基礎上，分別建立了對稱循環(huán)和非對稱循環(huán)時焊接鋼結構有效應力集中系數(shù)的理論預測模型。該模型考慮了材料、幾何形式、荷載形式、應力比、尺寸效應、殘余應力及焊趾根部短裂紋等因素對疲勞強度的影