焊缝的随机振动多轴频域疲劳方法研究

摘要：基于制造行业对焊接结构随机振动疲劳评估的迫切需要，以铁道车辆转向架悬挂设备天线梁为分析对象，研究不同频域方法的焊锋疲劳损伤结果差异。介绍了焊缝随机振动多轴疲劳的频域方法一一临界面法(CPM)和频城结构应力法 (FSSM) 的原理，依据IEC 61373与 BS 7608 标准，应用两种方法预测了焊缝的疲劳损伤，对比分析了两种方法的损伤值差异。研究结果表明:CPM与 FSSM 相比，前者得到的损伤值软大。

0引言

大多数焊接结构在工作中均会承受随机载荷，其应力状态多为多轴应力状态,工作中多个应力分量独立地随时间变化，难以估算疲劳损伤。煤接接头的应力集中效应使其疲劳强度低于母材疲劳强度，在随机载荷下，焊接接头通常会产生疲劳裂纹，引起结构疲劳破坏。因此研究煤接接头的随机振动多轴疲劳强度，对保证焊接结构的安全性具有现实意义。

根据描述方式,随机振动分析方法分为时域法和频域法，后者由于思路简单、计算量小,在工程上得到广泛应用。在多轴应力状态的频域法中，临界面法(CPM)[2]计算的疲劳寿命与实验较吻合。结构应力法[3]对网格不敏感,其主S-N(S 为应力水平,N为寿命)曲线适用于不同的板厚、焊接接头形式及加载方式的组合，该方法能有效提高煤接结构疲劳损伤预测的准确性,被应用于随机振动频域内，形成了频域结构应力法(FSSM)[4]。FSSM 是结构应力法的推广，因此具备结构应力法的优点。本文以铁道车辆转向架悬挂设备天线梁为分析对象，应用CPM与FSSM预测了天线梁焊缝的随机振动疲劳损伤，对比分析了两种方法计算的损伤值差异。