基于结构应力法的盾构刀盘安装焊缝抗疲劳设计

1

作者 王德福 《隧道建设（中英文）》 CSCD 北大核心 2024年第6期1313-1319,共7页

为提升超大直径盾构刀盘安装焊缝在盾构施工过程中的抗疲劳性能,首先建立包括超厚钢板对接接头焊缝细节的有限元模型,以等效结构应力为核心参量将焊缝应力集中考虑在焊趾应力之中,然后对不同坡口角度和余高的接头疲劳寿命进行计算,得出... 为提升超大直径盾构刀盘安装焊缝在盾构施工过程中的抗疲劳性能,首先建立包括超厚钢板对接接头焊缝细节的有限元模型,以等效结构应力为核心参量将焊缝应力集中考虑在焊趾应力之中,然后对不同坡口角度和余高的接头疲劳寿命进行计算,得出坡口角度和余高对超厚钢板焊缝接头疲劳寿命的影响规律,最后以优选的焊缝接头尺寸参数采用子模型技术建立包括各焊缝接头局部精细网格的子模型,利用等效结构应力法对刀盘整体安装焊缝疲劳寿命进行综合评估。研究发现:1)随着焊缝坡口角度的增大,其抗疲劳能力呈现先增大后减少的趋势,55°左右的坡口角度是设计对称X型接头的最优坡口角度;2)当接头采用不对称X型坡口时,焊缝小端处焊趾的疲劳寿命低于同等坡口角度大端处焊趾的疲劳寿命,坡口大端和小端的坡口角度分别选取为40°和55°时,能综合提高非对称X型坡口接头的抗疲劳性能;3)焊缝余高对接头疲劳性能的影响不如坡口角度显著,对称X型坡口焊缝及非对称X型坡口大端焊缝余高e=2~3 mm,非对称X型坡口小端焊缝余高e=1 mm,可以满足盾构刀盘的抗疲劳设计要求。 展开更多

关键词 大直径盾构 刀盘 焊缝抗疲劳设计 等效结构应力 主S-N曲线

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欧美规范中公路桥梁正交异性钢桥面板抗疲劳设计对比分析 被引量：20

2

作者 贾恩实 马润平 张强 《世界桥梁》 北大核心 2013年第2期31-34,共4页

为给我国公路桥梁正交异性钢桥面板抗疲劳设计提供参考,从疲劳荷载、疲劳细部分类及疲劳验算公式等方面对比AASHTO、Eurocode 3规范,并分别应用2本规范对我国一座公路桥梁的正交异性钢桥面板进行疲劳验算。结果表明:针对公路桥梁正交异... 为给我国公路桥梁正交异性钢桥面板抗疲劳设计提供参考,从疲劳荷载、疲劳细部分类及疲劳验算公式等方面对比AASHTO、Eurocode 3规范,并分别应用2本规范对我国一座公路桥梁的正交异性钢桥面板进行疲劳验算。结果表明:针对公路桥梁正交异性钢桥面板的抗疲劳设计,AASHTO、Eurocode 3两本规范在设计思路、细部分类、验算公式等方面基本一致,参考其对我国公路桥梁正交异性钢桥面板进行抗疲劳设计是可靠的,鉴于Eurocode 3对正交异性钢桥面板的疲劳细部规定更全面,参考Eurocode 3对公路桥梁正交异性钢桥面板进行抗疲劳设计较为合适。 展开更多

关键词 公路桥 正交异性钢桥面板 抗疲劳设计 AASHTO EUROCODE 3 对比 应用

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抗疲劳设计在航空电子设备结构设计中的应用 被引量：3

3

作者 醋强一 赵明莉 +1 位作者 姜红明 张丰华 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2014年第4期621-624,共4页

介绍了目前现行的抗疲劳设计方法,认为名义应力疲劳设计法适用于航空电子设备结构设计。通过实际设备有限元仿真分析,得到其加速度响应,根据箱体最大加速度响应处的固有频率,确定最大响应振动次数,以此判断选用何种名义应力疲劳设计方... 介绍了目前现行的抗疲劳设计方法,认为名义应力疲劳设计法适用于航空电子设备结构设计。通过实际设备有限元仿真分析,得到其加速度响应,根据箱体最大加速度响应处的固有频率,确定最大响应振动次数,以此判断选用何种名义应力疲劳设计方法。计算出设备耐久振动的最大应力,用名义应力疲劳判据校核其疲劳强度。 展开更多

关键词 抗疲劳设计 有限元 航空电子设备

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小水线面双体船典型节点抗疲劳设计 被引量：10

4

作者 陈颖 岳亚霖 崔维成 《舰船科学技术》 2010年第6期8-13,共6页

小水线面双体船结构形式特殊,结构疲劳问题突出。针对小水线面双体船特殊的结构形式,利用有限元方法对小水线面双体船典型舱段结构应力分布情况进行研究,得到了舱段结构高应力区域所在的位置;对板厚、结构形式、加强方式等影响船体结构... 小水线面双体船结构形式特殊,结构疲劳问题突出。针对小水线面双体船特殊的结构形式,利用有限元方法对小水线面双体船典型舱段结构应力分布情况进行研究,得到了舱段结构高应力区域所在的位置;对板厚、结构形式、加强方式等影响船体结构节点应力的相关因素进行了详细的比较分析,提出了小水线面双体船典型节点抗疲劳设计方法;并利用该方法对1350t典型小水线面双体船进行节点形式优化设计,为小水线面双体船的抗疲劳设计提供参考依据。 展开更多

关键词 小水线面双体船 节点形式 应力集中 抗疲劳设计

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基于参数化子模型的SWATH船典型节点抗疲劳设计 被引量：4

5

作者 任慧龙 张清越 +1 位作者 胡雨蒙 江雪云 《舰船科学技术》 北大核心 2015年第6期11-15,20,共6页

复杂的交变载荷、特殊的结构形式和高强度钢的大量使用使小水线面双体船连接桥结构的疲劳强度问题尤为突出。针对此问题,研究在整船有限元分析的基础上,采用子模型法对SWATH船支柱体高应力集中区域的典型节点进行基于Miner线性累积损伤... 复杂的交变载荷、特殊的结构形式和高强度钢的大量使用使小水线面双体船连接桥结构的疲劳强度问题尤为突出。针对此问题,研究在整船有限元分析的基础上,采用子模型法对SWATH船支柱体高应力集中区域的典型节点进行基于Miner线性累积损伤理论和Weibull分布连续模型的疲劳强度分析。并通过有限元分析软件Ansys及其参数化编译语言APDL建立该典型节点的参数化子模型,结合以表征结构疲劳寿命的累积损伤度和影响疲劳强度的形状和尺寸参数建立的优化模型进行优化设计研究。算例结果表明,该方法能够在提高结构疲劳强度的情况下,提出结构重量较轻的节点形状和尺寸方案,为此类结构的抗疲劳设计提供参考。 展开更多

关键词 小水线面双体船 参数化子模型 APDL 累积损伤度 抗疲劳设计

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基于稳健思想的抗疲劳设计研究 被引量：1

6

作者 朱正萱 郑称德 韩之俊 《机械设计》 CSCD 北大核心 2000年第10期42-44,共3页

传统疲劳设计方法往往偏重于可靠性而忽略成本因素 ,同时对下游生产及使用中的噪声缺乏足够的考虑。针对此不足 ,提出用稳健技术进行疲劳设计。讨论了抗疲劳稳健设计的信噪比计算式 ,并以此应用到轴的疲劳设计 ,取得了较好效果。

关键词 抗疲劳设计 稳健思想 信噪比 轴

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7N01铝合金十字接头抗疲劳设计 被引量：6

7

作者 王苹 米莉艳 +1 位作者 于谊飞 董平沙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期20-24,I0001,I0002,共7页

首次针对铝合金十字接头的疲劳失效模式开展研究.借助有限元分析与疲劳试验相结合的研究手段,首先将传统的热点应力(HSS)与研究中的等效结构应力(equilibrium equivalent traction force/EETS)的应力集中系数对比,证实了EETS分析结果的... 首次针对铝合金十字接头的疲劳失效模式开展研究.借助有限元分析与疲劳试验相结合的研究手段,首先将传统的热点应力(HSS)与研究中的等效结构应力(equilibrium equivalent traction force/EETS)的应力集中系数对比,证实了EETS分析结果的网格不敏感性.基于此,深入分析十字接头连续板厚度、接头熔深以及加载跨距对焊趾与焊根处应力的影响,并提出有效结构应力(effective traction force)计算焊根开裂角度.结果表明,焊趾处等效结构应力不受连续板厚度、加载跨距与熔深的影响,而在焊根处,各个因素影响不一.疲劳试验与解析预测结果高度一致,承载十字接头焊根开裂角度并非45°.十字接头的抗疲劳设计需综合考虑接头几何特征与焊接质量,必须满足焊趾处等效结构应力(Ss,toe)高于焊根处等效结构应力(Ss,toe). 展开更多

关键词 十字接头 抗疲劳设计 结构应力法 失效模式

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轨道交通车辆车体关键焊缝抗疲劳设计及疲劳强度研究 被引量：2

8

作者 李晓峰 张浩淼 安云驰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2022年第3期11-14,20,共5页

传统焊接结构疲劳评估方法有一定局限性:选择疲劳强度等级需依据焊缝类型及载荷加载形式、无法准确评估非标准焊接接头的应力状态等级和检验等级等。为克服上述问题,在分析结构应力法的原理和归纳EN 15085-1:2007标准所规定设计流程的... 传统焊接结构疲劳评估方法有一定局限性:选择疲劳强度等级需依据焊缝类型及载荷加载形式、无法准确评估非标准焊接接头的应力状态等级和检验等级等。为克服上述问题,在分析结构应力法的原理和归纳EN 15085-1:2007标准所规定设计流程的基础上,提出了基于EN 15085:2007标准的抗疲劳分析平台,以期为轨道交通车辆关键焊缝的疲劳设计及检验提供新的可靠的方案。以某地铁车辆为应用实例,使用该抗疲劳分析平台对其底架关键焊缝的疲劳寿命和等级指标进行了有效评估。 展开更多

关键词 轨道交通车辆 焊缝 抗疲劳设计 结构应力法 EN15085标准

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基于响应面的结构抗疲劳优化设计方法 被引量：11

9

作者 张成成 姚卫星 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期37-40,共4页

借助于试验设计和响应面近似模型技术,提出了一个结构细节抗疲劳优化设计的策略。其基本思想是在结构抗疲劳设计方法的指导下选取结构的设计变量,用试验设计方法在设计变量空间里选取样本点,对各样本点所对应的结构建立有限元模型并进... 借助于试验设计和响应面近似模型技术,提出了一个结构细节抗疲劳优化设计的策略。其基本思想是在结构抗疲劳设计方法的指导下选取结构的设计变量,用试验设计方法在设计变量空间里选取样本点,对各样本点所对应的结构建立有限元模型并进行结构分析和疲劳寿命估算,得到各样本点的响应(结构质量和疲劳寿命),用这些样本点和响应建立疲劳寿命和质量的响应面近似模型,并对近似模型进行优化获得最优解。算例表明本文提出的结构抗疲劳优化的策略是十分有效的。 展开更多

关键词 抗疲劳设计 响应面 优化 试验设计

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基于田口方法的抗疲劳稳健设计研究 被引量：5

10

作者 郑称德 韩之俊 《机械科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期544-546,共3页

传统的抗疲劳设计方法往往偏重于可靠性而忽略成本因素 ,本文针对此不足 ,提出用田口方法进行抗疲劳设计。文中讨论了两种信噪比计算式与可靠度的函数关系 ,并以此应用于轴的抗疲劳设计 。

关键词 抗疲劳设计 田口设计 信噪比 可靠性 机械零件

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T型焊接接头的抗疲劳裂纹扩展设计研究 被引量：2

11

作者 陆地 崔璐 崔俊航 《机械设计与制造》 北大核心 2020年第1期89-91,95,共4页

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹T型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端... 针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹T型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端应力强度因子,探寻T型焊接接头的结构参数发生变化时,对相同载荷条件下表面裂纹应力强度因子的影响规律。采用研究结果指导T型焊接接头的设计,提高焊接机械结构的疲劳强度和可靠性,降低断裂事故的发生。 展开更多

关键词 抗疲劳设计 T型焊接接头 裂纹扩展 应力强度因子

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军用铝合金路面板抗疲劳性能的工程预测

12

作者 白斌胜 张军 程营 《兵器材料科学与工程》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期56-59,共4页

为了在军用铝合金路面板的结构设计阶段就能够预测其抗疲劳性能,利用I-DEAS软件的耐久性分析模块,根据铝合金路面板自身的加工工艺和构造特点,从该软件提供的多种抗疲劳性能分析理论和方法中,选用适合于该路面板耐久性分析的三种不同的... 为了在军用铝合金路面板的结构设计阶段就能够预测其抗疲劳性能,利用I-DEAS软件的耐久性分析模块,根据铝合金路面板自身的加工工艺和构造特点,从该软件提供的多种抗疲劳性能分析理论和方法中,选用适合于该路面板耐久性分析的三种不同的抗疲劳设计理论。通过对路面板的仿真建模和耐久性分析,分别得到三种方法表征其抗疲劳性能的不同参数。最后采用疲劳测试系统对路面板进行台架试验,试验结果验证软件分析的准确性。 展开更多

关键词 I-DEAS软件 路面板 抗疲劳设计 有限元法 验证试验

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港口起重机疲劳破坏成因与修复措施探讨 被引量：8

13

作者 桂寿平 黄培彦 何秋 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期99-103,共5页

从构件母材、焊接残余应力等方面对港口起重机金属结构件的疲劳破坏成因进行了分析 ,提出了焊接接头的抗疲劳设计方法 ,并阐述了金属结构件焊缝裂纹焊补的相关工艺措施 ,所述方法在工程实际中被证明是可行的 .

关键词 疲劳破坏 焊接残余应力 港口起重机 金属结构件 抗疲劳设计 焊接接头 裂纹焊补 修复措施

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工程预测焊点疲劳寿命 被引量：12

14

作者 Heyes,PJ 林晓斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期35-38,共4页

介绍了一种预测焊点疲劳寿命的工程计算方法及其软件系统。这一方法用有限元中的刚性梁单元模拟焊核，用壳单元模拟连接板，求取通过梁单元传递的力和力矩；根据这些力和力矩计算焊核附近连接板和焊核周围的“结构应力”；然后通过一组... 介绍了一种预测焊点疲劳寿命的工程计算方法及其软件系统。这一方法用有限元中的刚性梁单元模拟焊核，用壳单元模拟连接板，求取通过梁单元传递的力和力矩；根据这些力和力矩计算焊核附近连接板和焊核周围的“结构应力”；然后通过一组以结构应力为控制参数的焊点Ｓ—Ｎ曲线估计焊点的疲劳损伤。描述了软件系统的框架和特点，用两个简单的例子说明这一方法的应用。结果表明，分析结果与试验结果相比有一定的保守性。 展开更多

关键词 焊点疲劳 有限元 抗疲劳设计 计算机辅助工程

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工程中的一体化疲劳耐久管理 被引量：10

15

作者 Aust.,IM 林晓斌 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第11期3-7,共5页

建立了一体化耐久管理概念，定义了什么是耐久，简单说明了为什么在工程中需要一体化的耐久管理，如何进行管理才能有效地解决工程中的疲劳耐久问题。简单介绍了疲劳技术发展史上的一些重大事件以及一些当前常用的疲劳技术，阐述了疲劳... 建立了一体化耐久管理概念，定义了什么是耐久，简单说明了为什么在工程中需要一体化的耐久管理，如何进行管理才能有效地解决工程中的疲劳耐久问题。简单介绍了疲劳技术发展史上的一些重大事件以及一些当前常用的疲劳技术，阐述了疲劳分析和疲劳试验之间的关系，疲劳的统计性质，描述了一体化耐久管理过程中所涉及的主要工程任务。最后给出了几个在分析和试验领域里如何使用一体化耐久管理方法的例子。 展开更多

关键词 一体化耐久管理 抗疲劳设计 计算机辅助工程

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正交异性钢桥面板横隔板及内隔板结构优化 被引量：1

16

作者 吴红林 李长凯 +1 位作者 余金山 宋谋 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期16-24,共9页

正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节... 正交异性钢桥面板纵肋与横隔板连接处疲劳机理复杂,分析较为困难,针对这一问题,以横隔板弧形开口与U肋和横隔板焊缝端部周围区域为研究位置,结合区域内的应力分布规律,深入分析其受力机理,找出此区域内的疲劳易损点。以易损点构造细节的疲劳应力为控制指标,提出变厚度横隔板、双内隔板及横隔板与纵肋连接处反向圆弧切口等降低疲劳应力的构造形式,经过有限元计算,结果表明:变厚度横隔板和双内隔板分别对弧形开口处和焊缝端部的疲劳有明显的改善效果;反向圆弧切口可以使几何线性更加平顺,降低由于几何不连续导致的应力集中,可以显著降低上述两类疲劳细节的疲劳应力。 展开更多

关键词 正交异性钢桥面板 抗疲劳设计 构造形式优化 横隔板厚度 内隔板

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