不同外推法和网格精度对焊接接头疲劳寿命计算结果影响.pdf

第 49卷第 5期 化 工 设 备 与 管 道 、，o1．49 NO．5 2012年 10月 PROCESSEQUIPMENTPIPING 0ct．2012 · 压 力 容 器 · 不同外推法及网格精度对焊接接头疲劳寿命 计算结果的影响 李艳明 ，范斌 (1．中石化上海工程有限公司，上海 200120；2．上海妍杰机械工程有限公司，上海 201413) 摘 要：针对EN 13445中使用外推法估算焊趾处的结构应力，探讨不同的外推法、不同的网格精度以及不 同的表面应力取法对疲劳寿命计算结果的影响，对工程上压力容器焊接接头处的疲劳寿命计算具有参考 意义 。 关键词：外推法；网格精度；疲劳寿命 中图分类号：TQ050I2；TH123 文献标识码：A 文章编号：1009—3281(2012)05—001卜04 压力容器发生疲劳破坏的部位通常在焊接接头 处。焊趾处的结构应力又称为热点应力 [1]。近年来， 随着有限元法 的发展，一种针对钢结构焊趾疲劳的 局部分析法——热点应力法，首先在海上结构 中得 到应用皿】。其中，基于表面外推的热点应力法研究最 早，应用也最广。欧盟非直接受火压力容器标准 EN 13445_3采用这一方法进行焊趾处的疲劳分析。 图1 热点应力表面线性外推法示意 焊趾处的应力集中主要分为整体结构及接头几 何不连续导致的结构应力集 中和焊趾本身的缺 口引 起的缺口应力集中 [4】。热点应力外推法的 目的就是将 焊趾处的应力从缺 口应力中分离 出来 。热点应力外 推法的原理是避开焊趾缺 口处的非线性峰值应力区， 通过与热点足够距离的点的应力，使用表面线性或 二次外推公式来确定焊趾处的热点应力，原理如图 1 与图2所示。 图2 热点应力表面二次外推法示意 表面线性以及二次外推计算公式分别为： (1) 一 一 x2) ()+x,x3x—x3) ()+XlX2X--x1)cr。() s 一 — — 一 (2) 式中 crh 一 焊趾处热点应力； ． ． 收稿 日期：2012—07—30 1、X2、X3—— 分别为外推点 1，2，3至0焊足止 作者简介 ：李艳 明 (1968一)，男，上海市人，高级工程师。长 间的距离； 期从事压力容器设计工作。 2012年 10月 李艳明，等 ．不同外推法及网格精度对焊接接头疲劳寿命计算结果的影响 第3种外推法计算结果相对偏小。EN 13445中规定 当网格精度小于0．2f、弯曲应力较大时，应采用三点 二次外推，就本章计算结果来看，前两种外推法似无 区别。 (3)对于同一外推方法而言，网格精度的确是