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摘要：随着目前船舶与海洋工程的不断发展，大部分焊接结构处于多轴疲劳损伤状态，而目前针对此类问题的研究单纯的局限于简易的单轴疲劳方面，根据相关调查研究表明，单轴疲劳与多轴疲劳之间存在一定的差异，不可混淆看待。因此，本文将针对多轴疲劳的机理进行研究，建立对多轴疲劳进行强度进行评估的模型，促进船舶与海洋业的健康持续发展。
关键词：船舶；海洋工程；焊接结构；多轴疲劳
引言：现阶段，在船舶与海洋工程中多轴疲劳问题普遍存在，且焊接结构的疲劳强度设计与评估日渐多样，传统的单轴疲劳理论难以充分符合多轴疲劳的理论需求，在规范上尚未对此种情况进行明确的说明，因此对焊接结构多轴疲劳问题的研究显得十分必要。本文对此提出了一种能够有效利用高焊接残余应力的疲劳准则，从应用效果上来看具有较强的准确性。
1.热点应力法与零点结构应力法
1.1热点应力法
在板、管焊接节点的疲劳设计中，通常采用热点应力法的方式，该方法能够去除焊趾对非线性应力峰值产生的影响，克服缺口应立法应用中在焊趾尺寸方面存在的难题。同时，在热点应力法理论的指导下，采用统一的S-N曲线的方式展现出多种焊接接头的疲劳使用周期。但是，该方法使用中也存在一定的缺陷，主要体现在以下两点：（1）实际焊头具有较强的复杂应力，而热点应力法则主要适用于简单的单轴疲劳中；（2）通常工程采用表面线性插值的方式明确热点应力，但是这样做忽视了应力梯度的作用，对于表明应力与应力梯度不同的试件来说，采用相同的S-N曲线进行使用周期的预测难免存在误差。
材料，屈服应力为241MPa，焊接采用两面带有V型坡口的对接焊接，在焊趾处的应力场表示为 ，如若该试件未经过应力的释放处理，则承受载荷比R的数值将为0，相应的疲劳实验数据可表示为：
2.2零点结构应力法下的疲劳预测
在对应力释放的焊接试件进行检验时，同样选择4个试件，通过零点结构应力法的方式建立模型进行性疲劳预测，同时将实验结果与MWCM准则进行对此。从预测结果的精度上能够看出，对于应力释放焊接试件来说，两种预测方式的精确度存在差异，在比例载荷的作用下，MWCM准则与热点应力法的测试结果较为相似；而在非比例载荷的作用下，MWCM准则具有较强的保守性，与该法相比来看，热点应力法在精准度上更加理想。总体来看，采用热点应力法在寿命的预测方面具有较强的稳定性与准确性。
从实验所得出的精度图能够看出，横轴代表预测寿命，纵轴代表真实寿命，并且具有1-3倍的误差带，利用零点结构应力法与MWCM准则对多轴疲劳寿命进行预测，预测结果显示，在零点结构应力法中，有58.1%的数据落入1倍误差带中、在MWCM准则中，有53.4%的数据落入1倍误差带中；在零点结构应力法中，有78.3%的数据落入2倍误差带内、在MWCM准则中，有75.1%的数据落入2倍误差带中；在零点结构应力法中，有88.1%的数据落入到3倍误差带内、在MWCM准则中，有84.6%的数据落入1倍误差带中。由此可见，零点结构应力法与MWCM准则相比来看，在预测精度方面具有较强的优势。
结论：综上所述，本文针对船舶与海洋工程焊接结构中的多轴疲劳进行评估，简单介绍了热点应力法与零点结构应力法两种方式，并且分别与多轴疲劳准则MWCM进行对比分析，发现本文提出的新方法能够充分符合疲劳准则的要求，在多轴疲劳寿命预测中的获得最佳效果。
参考文献：
[1]黄如旭. 复杂焊接接头多轴疲劳强度评估的等效热点应力法[D]. 大连理工大学，2015.
[2]周昊，刘英芳，刘刚，等. 考虑残余应力的焊接结构多轴疲劳准则[J]. 焊接学报，2017，38（11）：41-46.
论文作者:张志刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第24期
论文发表时间:2018/10/1
标签：应力论文; 疲劳论文; 热点论文; 结构论文; 准则论文; 零点论文; 误差论文; 《基层建设》2018年第24期论文;