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焊接结构抗疲劳设计 理论与方法

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焊接结构抗疲劳设计:理论与方法
出版时间: 2017

内容简介
  《焊接结构抗疲劳设计——理论与方法》介绍了焊接结构疲劳评估的一种方法——结构应力法,其中包括网格不敏感的力学属性以及识别焊缝上应力集中的特殊功能;推导了可评估焊缝疲劳寿命的主S-N曲线公式;给出了结构应力法在焊接结构抗疲劳设计中的应用技术,其中包括焊接接头应力因数计算技术、识别与缓解应力集中的闭环设计技术、虚拟疲劳试验技术、模态与频域的结构应力技术,以及含初始裂纹的寿命预测技术,并用工程案例给出了应用参照。书中关于低周疲劳、多轴疲劳以及内涵更深邃的结构应变法的论述则是作者新研究成果的首次公开。

前言
第1章引论1
1.1焊接结构抗疲劳设计过程中的认识误区1
1.2编写本书的基本目的5
参考文献6
第2章预备知识8
2.1金属疲劳的基本原理8
2.2焊接接头的基本术语10
2.3焊接结构的疲劳载荷11
2.4焊接接头工作应力的定义13
2.5S-N曲线及其内涵16
2.6Miner线性疲劳损伤累积基本理论及其内涵18
2.7Paris裂纹扩展定律与寿命积分18
2.8本章小结21
参考文献22
第3章焊接结构疲劳强度问题的特殊性23
3.1焊接接头的几何不连续性23
3.2焊接接头的疲劳破坏模式24
3.3焊接接头S-N曲线的特殊性26
3.3.1母材的屈服强度对焊接接头疲劳强度的影响26
3.3.2焊接接头S-N曲线具有相同的斜率27
3.4焊接接头残余应力对疲劳寿命的影响28
3.5本章小结33
参考文献33
第4章焊接结构抗疲劳设计与评估的传统方法35
4.1钢结构的抗疲劳设计与评估标准36
4.1.1英国BS 7608标准的名义应力法36
4.1.2国际焊接学会(IIW)的名义应力法40
4.2铝结构的抗疲劳设计与评估标准42
4.3专用结构的抗疲劳设计与评估44
4.4基于热点应力的抗疲劳设计与评估47
4.5传统方法的工程应用50
4.5.1模块功能设计50
4.5.2实施案例51
4.6传统评估方法的工程应用局限性54
4.7本章小结57
参考文献58
第5章结构应力的定义及其内涵60
5.1有限元方法的基础知识60
5.2结构应力的定义与计算65
5.3结构应力的力学解释与存在的试验证明70
5.4本章小结74
参考文献74
第6章主S-N曲线76
6.1基于结构应力的K值评估76
6.1.1无缺口效应的K值求解77
6.1.2有缺口效应的K值求解79
6.2特征深度与缺口应力强度放大因子80
6.2.1特征深度80
6.2.2缺口应力强度放大因子80
6.3两阶段裂纹扩展模型82
6.4等效结构应力及主S-N曲线计算公式83
6.5ASME标准中焊接结构的疲劳寿命评估88
6.6本章小结91
参考文献91
第7章焊接接头抗疲劳设计与寿命评估92
7.1EN15085的焊接接头设计完整性流程93
7.2焊接接头疲劳载荷的获取95
7.3获取焊接接头上疲劳载荷的子结构技术95
7.4确定应力因数等级的两种技术99
7.4.1基于名义应力计算应力因数的具体步骤99
7.4.2基于结构应力计算应力因数的具体步骤102
7.4.3随机载荷作用时应力状态的确认105
7.5本章小结107
参考文献108
第8章基于结构应力的虚拟疲劳试验技术109
8.1应力集中与刚度不协调109
8.2基于结构应力的虚拟疲劳试验技术平台113
8.3虚拟疲劳试验的实例116
8.3.1某轨道货车三轴焊接构架的虚拟疲劳试验116
8.3.2某轨道客车转向架焊接构架的虚拟疲劳试验120
8.4本章小结124
参考文献125
第9章模态结构应力与频域结构应力127
9.1模态结构应力的定义与计算127
9.1.1模态的基础知识127
9.1.2模态结构应力的计算公式130
9.1.3模态结构应力的计算实例132
9.2频域结构应力的定义与应用135
9.2.1随机振动基础知识136
9.2.2频域结构应力的推导及疲劳评估139
9.2.3频域结构应力计算实例142
9.3本章小结147
参考文献148
第10章结构应力法的最新研究成果149
10.1剩余寿命评估及等效初始裂纹替代法149
10.2多轴疲劳问题的MLP法153
10.2.1多轴应力状态153
10.2.2PDMR方法155
10.2.3MLP方法157
10.2.4MLP方法的物理解释159
10.2.5Sonsino和Kueppers的试验161
10.3低周疲劳问题的结构应变法163
10.3.1伪弹性应力与LCF数据的处理164
10.3.2结构应变法与低周疲劳166
10.3.3基于LCF测试数据的验证169
10.4基于等效结构应变参数的统一方程171
10.4.1结构应力与结构应变的比较171
10.4.2主应变-寿命曲线172
10.5本章小结174
参考文献175
第11章结构应力法的工程应用案例177
11.1SAE“疲劳挑战”案例177
11.1.1基于结构应力的焊缝疲劳开裂位置预测177
11.1.2基于主S-N曲线的焊缝疲劳寿命预测179
11.2焊接吊架疲劳隐患成功治理案例182
11.2.1应力集中的确认182
11.2.2缓解应力集中的对策及有效性验证183
11.3焊根疲劳开裂的成功治理案例186
11.3.1结构应力的计算186
11.3.2改进方案的疲劳强度评估187
11.4焊缝疲劳开裂识别案例190
11.4.1结构应力计算191
11.4.2动应力测试192
11.5本章小结193
参考文献194

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