EC3中疲劳等级的确定

wangguangqing · 发表于 2010-2-22 15:24:36

在EC3中有关于定义焊接疲劳等级的表格，但是：当选定一个焊缝疲劳等级以后，如何确定焊缝的探伤等级和检测等级呢？还有比如焊接尺寸和焊接强度，开坡口的尺寸等问题，这个标准里好像都没有描述，这样是指导不了生产的。

ousyoubu · 发表于 2010-2-22 18:13:32

本帖最后由 ousyoubu 于 2010-2-23 15:11 编辑

做一个比较有效的评价的基础是，找到合适的S-N曲线。包括母材、焊接材料、焊接方法、焊接接头形式、破口形式、焊缝打磨与否、加载情况等方面的一致性等。至于各种焊接缺陷，这与企业实际焊接设备水平，员工素质等都有关，规范里是无法考虑到的。而这正是把实验室的S-N曲线修正到合适自己情况时的关键工作之一。
国际焊接协会的那个标准相对比较详细些，但也没有具体到你所希望的那样。这个标准里的S-N曲线对所有的拉伸强度低于700MPa的钢都适用，而且把公认的也是最简单的“二段直线”式的S-N曲线简化成了一条斜直线。可见其近似性多大了。

怎么说呢，可以说到目前为止，如果没有自己的试验数据，疲劳强度评价是个“看着办”的水平：
一开始大家用有限元算结构应力的时候很仔细，心里也比较有数。
但到了根据有限元分析结构进一步确定应力幅的时候就基本心里没数了——没有实际情况的动载荷；即使有了应力幅用主应力算呢，还是米塞斯应力算呢，还是用用三个坐标方向的应力算呢？
进一步到了找合适的S-N曲线时就更没数了——实验室的与实际结构的差别很大；即使各种干扰因素大不相同的重大问题且不考虑，但还有一个问题是：实际结构往往是三向应力，而实验室的S-曲线往往是单向应力的。

因此，我多次说过，也是国际上大型疲劳软件开发商的有关工作人员不得不当面承认的一个实事是：只靠有限元+疲劳软件的疲劳寿命估计的误差达到10倍的量级是正常的。但如果结果有这么大的误差的话，工程应用上还有什么意义？其实，如果能真能知道误差是10倍或有多大的话，就该属国际高水平了。其实要命的是，大多数情况下算完后根本不知道结果的误差到底有多大？所以对结果心里根本没有底。
绝对不是说现在流行的用仿真手段等评价疲劳寿命不对。既然大家包括我都在百忙中积极支持这个论坛，说明还是知道疲劳评价工作和相关研究是很有价值的。而是想说，目前国内评价疲劳寿命基本思路不对。
简单说，合理的评价方法与医院的大夫给患者看病的方式很相像——理论、试验、经验相结合，这也是现在国际上采用的方法。单靠一个方面来给患者看病，谁能觉得靠得住呢？
既然是看病，有关工作者就得走“多打点理论基础、多尝试、多积累”的路，叫自己逐渐当个患者认可、自己心里比较有数的大夫。

现在，许多同仁正在积极开展疲劳及其寿命仿真分析工作，就是非常好的进展，定会效果越来越好。

wangguangqing · 发表于 2010-2-22 20:57:25

还有一点：在国际焊接协会的那个标准里定义的s-n曲线还可以在修正吗？EC3里的曲线呢？
对所有的拉伸强度低于700MPa的钢都适用，这一点在标准里有说明吗？
关于应力幅用主应力算，还是米塞斯应力算，还是用用三个坐标方向的应力算的问题，如果是针对铸件的话，采用最大主应力算（材料力学上对第一强度理论解释是铸件破坏主要是第一主应力起作用），铸件的话采用米塞斯应力。这样的说法可以吗？
用三个坐标方向的应力是如何进行疲劳计算的？s-n曲线中的s是取得哪个方向的应力呢？还是再由这三个方向应力在合成处理？
关于用米塞斯应力进行疲劳计算，米塞斯应力都是正值，总觉得有些不妥。

hg_boy · 发表于 2010-2-23 11:23:02

非常赞同版主的观点。
现在疲劳计算，基本就是按照流程走，算出来的结果，心里根本没谱。
随便该个参数，改个设置，计算出来的结果可能相差很远。
影响计算结果的因素太多。

对于EC3里面的等级，可以根据你的结构特点，从里面选择一个最接近的就可以了。
对于EC3里面的SN曲线，还可以根据需要，再进行折减，以得到保守的计算结果。

ousyoubu · 发表于 2010-2-23 15:31:45

本帖最后由 ousyoubu 于 2010-2-23 15:36 编辑

接着楼上回答：
如果没记错的话，国际焊接协会的那个标准里是指出适用于拉伸强度≤700PMa的钢材。
至于使用哪种应力来计算应力幅，在一种情况有比较公认的方法，不论哪种材料、甚至是多轴应力：在可以预知疲劳裂纹扩展方向时，可以取垂直于裂纹扩展方向的应力。
还有采取其他应力来计算应力幅的，都没有多少理论依据，只是感觉计算结果比较合理或接近自己所希望的情况，所以就那么取了。本来米塞斯应力实质上是材料因形状改变而储存的弹性能的大小，如你所说应该是没有正负的。但为了计算应力幅，硬是按了个负号。近几年的学术论文，各种方法都有应用，你可以看看、先了解以下，否则无法决定取哪种。
我所见到的工程应用角度的S-N曲线绝大多数都是单向应力条件下的：轴向拉伸、纯弯曲（或旋转弯曲）、扭转等。至于多轴应力情况下如何评价寿命更不成熟、相应数据也少，但其基本方在我多次推荐基本疲劳专著里都有介绍。

wangguangqing · 发表于 2010-2-23 21:23:19

但是如何事先估计出疲劳裂纹的扩展方向呢？根据载荷？人为主观判断？
如何给米塞斯应力加一个负号呢？比如我求出某一个载荷下的米塞斯应力后，就是让这个应力加一个负号，然后正值减去负值就是应力幅值？在用这个应力幅值下的循环次数来计算它的疲劳损伤吗？

ousyoubu · 发表于 2010-2-23 22:54:56

一下说不清楚啊。建议你还是先看看书，先了解一下基本概念和内容。

masher · 发表于 2010-3-6 21:35:24

3# wangguangqing
在国际焊接协会的那个标准里定义的s-n曲线可以在修正
已经有修正的了ABS的海洋平台规范

plsdd · 发表于 2010-3-8 13:15:40

但是如何事先估计出疲劳裂纹的扩展方向呢？根据载荷？人为主观判断？, r: t5 S+ }# U/ I9 u) V8 e
如何给米塞斯应力加一个负号呢？比如我求出某一个载荷下的米塞斯应力后，就是让这个应力加一个负号，然后正值减去负值就是应力幅值？在用这个应 ...) J$ g. I8 R' q% p
wangguangqing 发表于 2010-2-23 21:23

也想过这个问题，想不太明白，但是感觉，就算啊，就算你能给米塞斯应力加个负号，疲劳结果出来跟用最大主应力计算的没多大区别。

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