The invention relates to an equivalent transformation method for fatigue load of large-scale welded structural parts, which determines the required equivalent load information according to the operating conditions of large-scale welded structural parts and relevant standards, calculates the stress concentration position and stress state of large-scale welded structural parts under theoretical load, and synthesizes multiple loads that need to be equivalent transformation into A load is used to determine the magnitude and direction of the equivalent load, determine the load to be converted to determine the value of the moment of resultant force at the center of the structure, calculate and determine the position of the equivalent load, calculate the stress state of the stress concentration position of the structure, and compare the fatigue of the same stress concentration position in the fatigue life diagram. If the error results of fatigue life at the stress concentration position before and after equivalent load transformation meet the engineering requirements, the equivalent load of fatigue test for the structure is determined. The invention reduces the number of loads, simplifies the test scheme, saves the test cost and shortens the test period on the premise that the fatigue life of the structural parts remains unchanged.
【技术实现步骤摘要】
一种大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法
本专利技术涉及一种结构件疲劳载荷试验技术,具体为一种大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法。
技术介绍
随着机械设备的不断发展,其尺寸越来越大,结构越来越复杂,功能越来越齐全。对于这样尺寸大(任意一个方向的尺寸大于2m)、结构复杂的设备,无法通过传统的机械加工手段制备,而焊接以其操作灵活的特点,成为这类机械结构成型的首选,因此大型复杂结构件多为焊接结构,如日常使用的汽车车架、列车车体等。又由于大型复杂结构件的功能要求较高,往往会同时承受多个不同载荷的作用,以列车车体为例,在列车运行时,车体将承受车身和乘客的重力、牵引力、制动力、横向止挡力等,其中,重力主要均布在车体地板上,牵引力和制动力主要集中在车钩座和枕梁中心销上,横向止挡力则集中在枕梁中心销上。对于大型焊接结构件,焊接缺陷不可避免,而且焊接材料局部性能不均匀,焊接的热影响区会导致局部产生变形留下残余应力,这些都为大型焊接结构件的安全服役埋下了隐患,因此,在大型焊接结构件出厂投入使用之前,对其服役安全性进行评估很有必要,例如列车车体出厂前,需要按照欧洲或者日本标准,对其进行疲劳性能评估。目前对于大型焊接结构件的服役安全性评估,一般采用整车进行疲劳试验,这样的试验周期长、设备复杂、费用昂贵。而对于整车而言,由于应力分布不均且不同部位材料性能不同,整车最容易失效的部位往往只集中在整车的某些部件上,例如对于列车车体而言,相对危险的部位为车体枕梁。因此对危险部件进行安全性评估不仅可以在一定程度上达到整车安全性评估的目的,而且可以大大降低试验成本、缩短试验周期。以危险部件的安全 ...
【技术保护点】
1.一种大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法,其特征在于包括以下步骤:1)根据大型焊接结构件运行工况及相关标准,确定需要等效的载荷信息;2)利用有限元方法,计算理论载荷作用下,大型焊接结构件应力集中位置及其应力状态;3)利用力的合成方法,将需要等效转化的多个载荷合成为一个载荷,初步确定等效载荷的大小和方向;4)利用力矩合成的方法,确定需要转化的载荷对于结构件中心点合力矩的大小,并利用步骤3)中初步确定的等效载荷,计算确定等效载荷的作用位置;5)在初步等效载荷作用下,通过有限元计算结构件原应力集中位置的应力状态;6)利用疲劳等寿命图,比较步骤2)和步骤5)计算确定的相同应力集中位置在疲劳等寿命图中的疲劳寿命,并判断载荷等效转化前后,应力集中位置的疲劳寿命误差;7)判断步骤6)确定载荷等效转化前后应力集中位置疲劳寿命的误差结果是否满足工程要求,若满足,则确定该结构件疲劳试验的等效载荷。
【技术特征摘要】
1.一种大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法,其特征在于包括以下步骤:1)根据大型焊接结构件运行工况及相关标准,确定需要等效的载荷信息;2)利用有限元方法,计算理论载荷作用下,大型焊接结构件应力集中位置及其应力状态;3)利用力的合成方法,将需要等效转化的多个载荷合成为一个载荷,初步确定等效载荷的大小和方向;4)利用力矩合成的方法,确定需要转化的载荷对于结构件中心点合力矩的大小,并利用步骤3)中初步确定的等效载荷,计算确定等效载荷的作用位置;5)在初步等效载荷作用下,通过有限元计算结构件原应力集中位置的应力状态;6)利用疲劳等寿命图,比较步骤2)和步骤5)计算确定的相同应力集中位置在疲劳等寿命图中的疲劳寿命,并判断载荷等效转化前后,应力集中位置的疲劳寿命误差;7)判断步骤6)确定载荷等效转化前后应力集中位置疲劳寿命的误差结果是否满足工程要求,若满足,则确定该结构件疲劳试验的等效载荷。2.根据权利要求1所述的大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法,其特征在于:步骤7)中,如果载荷等效转化前后应力集中位置疲劳寿命的误差结果不满足工程要求,则调整等效载荷的大小,重新计算结构件上原应力集中位置的应力状态,再接继步骤6)进行判断。3.根据权利要求2所述的大型焊接结构件疲劳载荷等效转化方法,其特征在于:调整等效载荷的大小时,首次调整的载荷变化范围为原等效载荷的20%,而后再根据步骤6)的对比结果,利用二分法查找算法调整等效载荷,其中应力集中位置的疲劳寿命与等效载荷大小呈负相关关系,增大等效载荷将减小应力集中位置的疲劳寿命,减小等效载荷将增大应力集中位置的疲劳寿命。4.根据权利要求1所述的大型...
【专利技术属性】
技术研发人员:胡杰鑫,谢里阳,孙维光,喻海洋,郭志成,刘龙玺,
申请(专利权)人:东北大学,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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