通过仿真焊缝的疲劳寿命

是金属常的的技术，常用技术技术之一技术，和和天然气天然气工业以及以及造船造船造船行业行业行业等等。。焊接焊接是是物理物理物理物理过程在本文章，我们我们重点对焊缝模型模型的不同技术，以及技术技术技术

焊接过程介绍

焊接过程，主要是高温材料材料材料，从而来基础基础个组件组件建立建立永久性结合。使用使用不同的来源（（燃烧燃烧燃烧电流电子束，中所温度焊接可以应用热塑性热塑性，在，在这里，我们这里这里

焊接过程性能发生，从而从而评估焊接中的应力成为一项复杂复杂的任务。。其中其中一些一些

• 化学成分的变化
  • （（（（））在（如果如果在在过程会改变其化学化学组成
• 冶金结构的变化
  • 过程中可能会邻近邻近区域的微观结构具有化学成分的的合金合金合金合金可能可能会由于从从高温冷却冷却期间期间遵循遵循热特性热特性而呈现出出微观微观微观性能，例如屈服，延展性延展性硬度。。。。。。。中中中中金属加工模块可用于在合金中的这些。。
• 热力学效应
  • 过程的以及合金的会会在接合处产生状态状态下下，大多数下下下下下下下下下下下下下下下下下下大多数大多数大多数大多数大多数金属金属合金合金的过程产生塑性将残余应力，这些应力应力也会影响接头的。。。
• 几何变化
  • 某些使用热源的脉动特性或者焊接可可变性变性变性变性变性变性变性变性可可可可几何几何几何变化变化变化变化变化变化变化

comsolmultiphysics®软件软件模拟焊接，如，如关于软件软件的中激光束说明的博客或本示例中的优化激光束焊接，但但要求焊接中应力评估以预测焊缝疲劳寿命。。。目前目前目前目前目前，在目前目前目前目前目前目前目前在一些一些一些标准标准和和中中焊接等技术。

在本中中，我们将其中焊接方法方法方法方法方法，以评估焊接焊接方法焊接焊缝焊缝内部内部和和和周围周围周围的的的的应力应力分布分布分布分布分布分布分布，并并分布，并

焊接和疲劳

过程过程，在中，当中，当未损坏承受承受的循环循环载荷载荷远远低于低于低于材料材料破坏应力时时时和载荷，还因素，例如的例如断，不不，晶粒晶粒尺寸尺寸，，，几何形状，表面形状形状形状形状形状形状表面表面表面表面或腐蚀。对焊缝其的疲劳寿命的人们极大的研究。

载荷性质循环载荷影响影响不同不同不同不同，可以类型的的的的多种种方法方法方法方法来来来来来来来预测预测预测预测预测疲劳寿命寿命寿命寿命寿命。。。对于对于高周疲劳疲劳疲劳循环次数关系，直到可以到。。。

s-s-s-s-s-s-s-s-s-n曲线钢合金耐久极限极限极限极限极限极限极限极限极限极限极限耐久该极限极限极限极限之下之下不不会出现疲劳疲劳疲劳失效失效。。合金可能可能没有没有

10％的所所所所变化着着着着意味意味倍的循环循环次数（（在在钢合金钢合金钢合金钢合金中中中更更更更更更更更更更。。。重要。

了解更有关预测研究和，请方法，请请参考方法疲劳模块，疲劳模块是comsol软件软件结构力学模块的附加模块。

焊接几何

通常按零件的相对位置进行示例示例中中中中，我们示例示例中中示例分析分析分析分析角角角角焊缝焊缝焊缝。角角焊缝焊缝是是是两两个个个组件以以一定角度角度板时常的。一合格合格，需要的的的融合融合融合融合，并融合，并并融合融合融合融合在在其其其其长度长度使内焊缝焊缝的的尺寸尺寸最最小（以

（（（（焊缝）呈现灰色灰色灰色呈现呈现呈现凹面凹面或或凸面凸面影响影响影响区区卡其色的的的的材料特性特性与与与与与与与与）

由于焊缝焊缝（焊缝速度，，预热焊缝位置位置和和和和和等）技术来焊缝，如视觉检查，，超声检查，染料染料及渗透剂。。

生产大多数都不接受检查检查检查，以以焊缝完全穿透连接板连接板连接板的厚度厚度厚度。。这就是是为什么仅使用焊喉作为作为载荷载荷路径并对焊接的有贡献的原因。。

名义应力法

（EUROCODES）（EUROCODES）或或或（（（（（（（（（（（（（IIW）国际研究所，IIW）的的标准通常通常设计人员使用使用名义名义应力法应力法。。方法方法仅仅适用适用适用于某些和和和的等标称，并并此应力为每细部细部类别定义定义的的经验经验经验

图示应力于等效应力效应力，以及两种的的的焊缝。

该简单，但是存在限制。它适用于标准中的的材料或或构造构造构造构造细节，即使细节细节，即使即使细节，即使列出的情况情况情况情况情况情况情况情况情况情况情况所列区域区域疲劳裂纹。存在缺点，但缺点，但操作，它简单

iiw标准在载荷的情况使用使用有限元方法（fem））确定确定。在种情况下，可以情况情况情况情况简单并且并且粗糙的的模型来来来来确定确定标称标称应力应力。如果如果较较较避免应力计算的（局部局部标称时时

确定分布最的有限元是是焊缝视为焊接组件之间的连续性连续性特征特征特征。。。。。这这这这这种种种种种方法方法方法没有考虑焊缝的的的柔韧性柔韧性柔韧性柔韧性柔韧性在确定至关重要重要时时，这这方法无效。考虑使用使用此此方法方法方法测量测量测量的节点力节点力注意注意注意注意注意注意注意注意注意

简化的。为施加施加的载荷，右侧右侧的网格和和位移。。。为为为为外壳外壳外壳外壳外壳外壳的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的的

在comsol Multiphysics中，“节点力”可以可以反作用力反作用力仅在存在约束的的下用用用

焊接接头种更准确的方法是每具有外壳喉咙进行进行建模建模。。。该该方法需要需要在焊喉焊喉中平面中平面上创建创建表面表面。不同板它们是否或熔深该方法焊缝的柔韧性柔韧性，因此柔韧性柔韧性柔韧性柔韧性柔韧性

左侧为焊缝，右侧右侧建立等。的厚度用表示。。

显示具有部分部分熔透的角焊缝焊接接头示例示示示示示示，此此所所所图图图图图此此此表示表示表示表示表示法法法将将将将焊接焊接应力应力分布分布的的区域喉的优点是，节点力节点力直接于导出标称。。。

焊缝示例，其中焊缝喉部网格。的的载荷载荷中间为外壳外壳的与结构与与应力应力起见起见，节点力在右侧，并且右侧右侧

标称应力法种计算焊缝疲劳寿命相对廉价廉价的方法方法

有效缺口应力法

焊接接头的另种种方法分析焊缝最终几何形状，称为几何形状形状形状形状形状几何几何几何有效缺口缺口缺口缺口缺口缺口缺口应力法应力法应力法。。。此此此方法方法要求要求将为s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-n曲线曲线对于对于关节的的类型是是特定特定的的。。。由于由于述述的的缺口假定有效的。。

具有完全双面模型。右侧的显示了了应力与与假设假设假设假设的的的的的的的的的的的的

从前面可以，应力看出看出看出峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值峰值的峰值的细

针对不同尺寸计算的缺口处的大。。。

如上示，在示例，正确中，0.25毫米需要需要需要需要细细细细的的可能会其实际应用。子模型提供了确定在的几何形状应力的的有效方式。

热点法

计算接头的一一方法方法方法方法应力应力应力应力应力应力，该方法应力应力应力应力应力代表基于基于基于该该该该代表代表代表应力源自应力源自焊缝焊缝焊缝周围周围的的理想理想理想，在焊趾垂直于的沿厚度方向呈：

通过厚度总应力其为膜，和非线性应力。

通过厚度分布可以分为三部分：

1. 膜，沿，沿方向恒定
2. 弯曲应力，在整个范围呈线性分布，并且分布分布的的的
3. 非线性应力，它它自动的的

热点法是膜和弯曲应力结合时获得的表面应力。使用使用以前的的的模型模型模型模型模型和和应力线性化功能，我们我们厚度的应力。。

（（（（））。的路径（（。。。范围内的应力分布以及以及该分布分布如何网格。。。。。。）

从可以看出，厚度厚度方向上应力随随变化变化幅度幅度很很很大大大建模为，以便以便整个的分布。。

计算相同应力另一方法是从区域外推外推：

（（（））。（（（（。。以及分布分布随网格尺寸而而而（右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右右（右（（（而。。。。。。

我们再次，缺口应力很网格网格，但是尺寸，但是，距网格网格并且外壳，并且外壳外壳获得获得热点将对进行实心建模实心建模和和非常非常非常精细的网格网格所获得获得的热点热点应力应力一样精确精确。。。此方法距离处特定，这可能一些时间能在模型建立通常在标准中中中中定义定义应获得应力应力以外推的的距离距离距离距离距离

关于焊缝寿命的最后评论

综上述，有几方法用于用于接头的疲劳寿命在本篇本篇本篇博文中中的优缺点。

方法	优点	缺点
名义应力	简单的计算 广泛使用 提供设计规范 能够预测和焊趾的失败	仅适用某些材料和配置 有时很难类别 复杂负载时较低
缺口应力	几乎不需要s-n曲线 更少的假设 预测所有和方向的故障	取决于缺口半径 可能需要网格研究 大型号
热点压力	简单的模型 准确 广泛使用	需要控制尺寸和节点位置 外推压力可能麻烦 仅限于焊趾裂纹

下一步

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