焊缝疲劳校核实例！(复现IIW规范的经典案例)

    近期，本号在开展焊缝疲劳校核的直播课程。在焊缝校核领域，IIW相关规范是不可忽略的存在。本文的案例复现IIW规范的案例。

    焊缝的疲劳特点和母材的疲劳特点差别很大，也存在一些认知误区和争议。尤其普遍存在一种错误观点，认为焊缝由于自身复杂性，只能通过实验验证，不能应用仿真分析。

对于焊缝疲劳校核，应用仿真分析，或者说将仿真分析和实验数据结合在一起，前人已经做了很多卓有成效的工作，并且未来会发挥更大的作用。

尽早尽快掌握仿真分析技术在焊缝疲劳校核问题的应用，无疑是非常明智的看法，希望能引起广大工程师和技术管理者的注意。

    在几何处理环节进行抽壳操作。几何模型如下图所示。

    使用壳单元进行网格划分。

    在IIW规范中，对壳单元的类型和网格尺寸都有明确的规定，这起码能保证每个工程师按照标准方法都能得到相近的结果和结论。

    比如下表中规定，对于热点类型b，粗网格划分方案，单元的长和宽为10mm*10mm；细网格划分方案，单元的长和宽为小于4mm。

    固定H型钢的上下端面，右侧平板施加12100N均布力。

    查看X方向的法向应力。   

    查看距离焊趾5mm，15mm处的法向应力：162.4MPa，108.41MPa。

    使用外推公式计算热点应力：

1.5*162.4-0.5*108.41=189.4MPa

    查看IIW规范中的热点应力值：

    查看IIW规范的焊接接头类型，确定焊缝对应的FAT等级。

    根据IIW规范中的热点应力值，计算焊缝的疲劳寿命：

2E6*90^3/184.65^3=231584

    根据本文的热点应力值，计算焊缝的疲劳寿命：

2E6*90^3/189.4^3=214594

    除了外推的方法，热点应力可以直接读取，根据Xiao/Yamada的建议，读取焊趾正下方深度1mm位置的法向应力。（网格尺寸建议为0.5mm）

    查看IIW规范中的热点应力值：

    根据IIW规范中的热点应力值，计算焊缝的疲劳寿命：

2E6*100^3/195^3=269728

    根据本文的热点应力值，计算焊缝的疲劳寿命：

2E6*100^3/199.3^3=252643

    1）焊缝和母材的连接首选共节点，不推荐使用绑定。

    2）考虑或忽略焊缝本身建模会影响焊缝区域的刚度。

    3）焊缝熔深不同对应不同的FAT等级。