裴宪军博士：为焊接结构工程师案例详解“结构应力法”的细节和原理

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导读：依据仿真秀平台2022年新增加视频课程进行综合评选（课程销售额、用户评价和服务等），仿真秀平台认证讲师--焊接疲劳分享专家WeldMech荣获仿真秀2022年度优秀讲师。

大家好，我是裴宪军。非常荣幸被评为仿真秀2022年度优秀讲师，也特别感谢仿真秀提供的分享交流机会。也正好借这次机会，用几分钟的时间，分享一下我做焊接结构计算相关工作的感受。

一、我是谁？

我本科毕业于哈尔滨工业大学焊接技术与工程专业，在密歇根大学船舶与海洋工程专业取的博士学位，后来在国际油服公司斯伦贝谢道尔研究院、密歇根大学从事研究工作，现在在东南大学机械工程学院任副教授。由于本科专业为焊接科学与技术工程专业，所以从本科起就接触焊接专业相关的知识，虽然博士专业为船舶与海洋工程专业，但是由于导师是焊接结构领域的国际专家，因此博士期间也一直从事焊接结构相关研究，重点侧重于焊接结构力学计算，焊接过程模拟与仿真。

我在博士期间主要对两方面内容开展了研究：

搅拌摩擦焊接缺陷形成数学模拟研究；
焊接结构高/低周疲劳评估方法研究；

最终选择了方向1作为自己博士毕业课题。博士毕业后，曾经在油服公司从事金属熔铸方面的数值仿真和产品设计，后来又再焊接结构高低周疲劳评估方面继续开展工作。提出了统一评估焊接结构高低周疲劳性能的结构应变算法。参与过美国机械工程师学会（ASME）关于焊接结构疲劳评估的标准修订，为中车集团、福特、壳牌、美国车桥制造等完成过多项焊接结构相关的项目与课题。

二、焊接结构设计

相信仿真秀的朋友都是非常勤奋好学，努力上进的。在这里我用一点时间和大家分享一下我这些年做焊接结构疲劳分析的一些粗略感想，希望对大家有所帮助。

疲劳是一个复杂的，涉及材料学、力学、结构科学等多个学科的问题，其中材料本身的抗疲劳性能对整体结构的疲劳性能影响固然非常重要，但是也不可忽略结构和力学因素对整体结构的疲劳影响。这一情况在焊接结构疲劳分析中尤为突出。在疲劳试验中，加载模式，试件的加持长度、装卡方式、工装设计等都会对试件的焊接疲劳寿命有很明显的影响。因此在疲劳试验中一定要仔细记录这些因素，并在预测模型中将其考虑在模型之中，如此方能获得比较可靠的预测结果。

此外大中型焊接结构的疲劳失效定义往往并不十分明确，因此大中型结构在疲劳试验中可能不会像小试件那样直接断为两半，因此在试验过程需要对疲劳失效有明确的定义（例如定义整体结构刚度下降50%后为失效）。

我在多年的焊接结构疲劳分析中，经常发现一些疲劳试验数据仅仅给出了名义应力和疲劳寿命的结果，但是很多实验细节都没有记录，最终导致了试验数据很难反映出结构的疲劳特性，也很难用于预测其他结构的疲劳寿命。

三、我与仿真秀

回国之后，通过一个车企相关的工程师了解了仿真秀平台，并且在平台发布了若干文章，得到了一定关注。后续应平台要求开展了两次报告，也感受到仿真秀朋友的热情。因此今年夏天也在平台录制了3门课程，介绍了评估焊接结构疲劳寿命的结构应力方法。

仿真秀2022年度优秀讲师-获奖作品

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我的博士生导师董平沙教授是结构应力方法的发明人，该方法确实在评估焊接结构疲劳方面有独特优势，但是可能在操作过程中需要了解一些技术细节和原理。我制作这一系列课程的初衷就是想通过具体实例，给大家分享这些细节，并希望这一方法能真切的帮助焊接结构领域的工程师们。相信大家如果利用结构应力方法分析过一些焊接接头的疲劳数据后，会对我前面提及的“疲劳试验中，结构因素对焊接结构疲劳寿命有较大影响”这种说法有较深的体会。

四、寄语

作为一个科研工作者，我坚信知识能够创造价值，也非常感谢仿真秀为科研/技术人员提供一个学习和分享的平台。对于同行，我想说，虽然焊接疲劳是一个非常小众的领域，但是非常重要，从事该领域工作也大有可为。在焊接结构分析中掌握的知识和经验也可以应用到其他领域，因此大家的前景也是很广阔的。大家为直接创造价值的人，接下来会在社会当中，获得应有的尊重和回报。

我个人的规划是在可以期待的将来，讲自己在仿真秀的课程拓展至连续介质力学、有限元、断裂力学等比较宽泛基础的领域，做到教学相长，和大家多多切磋，分享知识，提升自己。