焊接結構抗疲勞設計：理論與方法

前言
第1章引論1
1.1焊接結構抗疲勞設計過程中的認識誤區(qū)1
1.2編寫本書的基本目的5
參考文獻6
第2章預備知識8
2.1金屬疲勞的基本原理8
2.2焊接接頭的基本術語10
2.3焊接結構的疲勞載荷11
2.4焊接接頭工作應力的定義13
2.5S-N曲線及其內涵16
2.6Miner線性疲勞損傷累積基本理論及其內涵18
2.7Paris裂紋擴展定律與壽命積分18
2.8本章小結21
參考文獻22
第3章焊接結構疲勞強度問題的特殊性23
3.1焊接接頭的幾何不連續(xù)性23
3.2焊接接頭的疲勞破壞模式24
3.3焊接接頭S-N曲線的特殊性26
3.3.1母材的屈服強度對焊接接頭疲勞強度的影響26
3.3.2焊接接頭S-N曲線具有相同的斜率27
3.4焊接接頭殘余應力對疲勞壽命的影響28
3.5本章小結33
參考文獻33
第4章焊接結構抗疲勞設計與評估的傳統(tǒng)方法35
4.1鋼結構的抗疲勞設計與評估標準36
4.1.1英國BS 7608標準的名義應力法36
4.1.2國際焊接學會（IIW）的名義應力法40
4.2鋁結構的抗疲勞設計與評估標準42
4.3專用結構的抗疲勞設計與評估44
4.4基于熱點應力的抗疲勞設計與評估47
4.5傳統(tǒng)方法的工程應用50
4.5.1模塊功能設計50
4.5.2實施案例51
4.6傳統(tǒng)評估方法的工程應用局限性54
4.7本章小結57
參考文獻58
第5章結構應力的定義及其內涵60
5.1有限元方法的基礎知識60
5.2結構應力的定義與計算65
5.3結構應力的力學解釋與存在的試驗證明70
5.4本章小結74
參考文獻74
第6章主S-N曲線76
6.1基于結構應力的K值評估76
6.1.1無缺口效應的K值求解77
6.1.2有缺口效應的K值求解79
6.2特征深度與缺口應力強度放大因子80
6.2.1特征深度80
6.2.2缺口應力強度放大因子80
6.3兩階段裂紋擴展模型82
6.4等效結構應力及主S-N曲線計算公式83
6.5ASME標準中焊接結構的疲勞壽命評估88
6.6本章小結91
參考文獻91
第7章焊接接頭抗疲勞設計與壽命評估92
7.1EN15085的焊接接頭設計完整性流程93
7.2焊接接頭疲勞載荷的獲取95
7.3獲取焊接接頭上疲勞載荷的子結構技術95
7.4確定應力因數(shù)等級的兩種技術99
7.4.1基于名義應力計算應力因數(shù)的具體步驟99
7.4.2基于結構應力計算應力因數(shù)的具體步驟102
7.4.3隨機載荷作用時應力狀態(tài)的確認105
7.5本章小結107
參考文獻108
第8章基于結構應力的虛擬疲勞試驗技術109
8.1應力集中與剛度不協(xié)調109
8.2基于結構應力的虛擬疲勞試驗技術平臺113
8.3虛擬疲勞試驗的實例116
8.3.1某軌道貨車三軸焊接構架的虛擬疲勞試驗116
8.3.2某軌道客車轉向架焊接構架的虛擬疲勞試驗120
8.4本章小結124
參考文獻125
第9章模態(tài)結構應力與頻域結構應力127
9.1模態(tài)結構應力的定義與計算127
9.1.1模態(tài)的基礎知識127
9.1.2模態(tài)結構應力的計算公式130
9.1.3模態(tài)結構應力的計算實例132
9.2頻域結構應力的定義與應用135
9.2.1隨機振動基礎知識136
9.2.2頻域結構應力的推導及疲勞評估139
9.2.3頻域結構應力計算實例142
9.3本章小結147
參考文獻148
第10章結構應力法的最新研究成果149
10.1剩余壽命評估及等效初始裂紋替代法149
10.2多軸疲勞問題的MLP法153
10.2.1多軸應力狀態(tài)153
10.2.2PDMR方法155
10.2.3MLP方法157
10.2.4MLP方法的物理解釋159
10.2.5Sonsino和Kueppers的試驗161
10.3低周疲勞問題的結構應變法163
10.3.1偽彈性應力與LCF數(shù)據(jù)的處理164
10.3.2結構應變法與低周疲勞166
10.3.3基于LCF測試數(shù)據(jù)的驗證169
10.4基于等效結構應變參數(shù)的統(tǒng)一方程171
10.4.1結構應力與結構應變的比較171
10.4.2主應變-壽命曲線172
10.5本章小結174
參考文獻175
第11章結構應力法的工程應用案例177
11.1SAE“疲勞挑戰(zhàn)”案例177
11.1.1基于結構應力的焊縫疲勞開裂位置預測177
11.1.2基于主S-N曲線的焊縫疲勞壽命預測179
11.2焊接吊架疲勞隱患成功治理案例182
11.2.1應力集中的確認182
11.2.2緩解應力集中的對策及有效性驗證183
11.3焊根疲勞開裂的成功治理案例186
11.3.1結構應力的計算186
11.3.2改進方案的疲勞強度評估187
11.4焊縫疲勞開裂識別案例190
11.4.1結構應力計算191
11.4.2動應力測試192
11.5本章小結193
參考文獻194