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申请/专利权人：湖南工业大学

摘要：本发明公开了一种含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法及系统，针对钢桥面板焊接气孔缺陷复杂多变形态导致有限元模型网格难以划分，以及气孔缺陷与裂纹体共存，裂尖交互作用及融合现象导致有限元分析计算效率低、难以精准评估实际疲劳寿命等关键问题，本发明引用材料领域的缺陷等效准则，实现焊接气孔缺陷作用下刚桥面板疲劳寿命简化高效计算。本发明节省了建模所需要的时间，大大减少了工作量，同时能计算形态复杂的气孔缺陷与疲劳裂纹耦合扩展过程。

主权项：1.一种含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建钢桥面板有限元整体模型，对所述有限元整体模型进行网格划分，并施加荷载和边界条件；对施加荷载和边界条件的有限元整体模型进行应力应变分析；S2、在经过应力应变分析后的有限元整体模型上剖分出焊缝局部子模型；S3、在所述焊缝局部子模型上导入已定义好的气孔缺陷形态及尺寸；S4、重新划分含有气孔缺陷的局部子模型中的网格；S5、在步骤S4获得的局部子模型中插入一条初始疲劳裂纹，得到耦合缺陷局部子模型；S6、对所述耦合缺陷局部子模型进行网格重划分；S7、将重划分后的耦合缺陷局部子模型合并为耦合缺陷扩展模型，获取耦合缺陷作用下耦合缺陷扩展模型内裂纹尖端每个节点的应力、位移和应变；S8、根据裂纹尖端每个节点的应力、位移和应变，计算对应节点的应力强度因子；S9、根据耦合缺陷扩展模型确定应力循环次数及裂纹扩展增长量；S10、判断裂纹扩展增长量是否达到设定阈值，若是，则计算含气孔缺陷的钢桥面板疲劳裂纹扩展寿命；否则，根据裂纹扩展步长扩展对应的节点，拟合扩展后的节点，得到新的裂纹前缘，将所述新的裂纹前缘插入耦合缺陷扩展模型，返回步骤S6；所述钢桥面板疲劳裂纹扩展寿命Nf的计算公式为： 其中，Δai是第i个节点的新裂纹增长量；ΔNi为新裂纹增长量Δai相对应的载荷循环次数；i＝1，2，…，r；r为裂纹扩展分析步数；C和n是与材料相关的扩展参数，ΔKj表示第j步计算的应力强度因子；第i个节点的新裂纹增长量Δai的计算公式为： i≠m，Δam为中值节点m的裂纹扩展步长，Ni为第i个节点的应力循环次数，Nm为中值节点m的应力循环次数，ΔKi为第i个节点的应力强度因子幅值，ΔKm为中值节点m的应力强度因子幅值，Ri、Rm分别为第i个节点、中值节点m的应力比，dadNi为第i个节点的裂纹增长速率，dadNm为中值节点m的裂纹扩展速率。

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百度查询： 湖南工业大学 含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法及系统