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关晓迪,郭宏超,赵越,徐利文,王铳.考虑焊接残余应力的U肋加劲板焊缝初始裂纹特性研究[J].计算力学学报,2025,42(4):670~677
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考虑焊接残余应力的U肋加劲板焊缝初始裂纹特性研究
Study on the initial crack characteristics of weld in U-ribbed stiffening plate considering welding residual stress
投稿时间:2024-02-23  修订日期:2024-04-01
DOI:10.7511/jslx20240226001
中文关键词:  U肋加劲板  焊接残余应力  应力比  初始裂纹角度  有效角度区间
英文关键词:U-rib stiffened plate  welding residual stress  stress ratio  initial crack angle  effective angle range
基金项目:国家自然科学基金(51978571;52378197);陕西省杰出青年基金(2021JC-41);陕西省重点研发计划(2022SF-199)资助项目
作者单位E-mail
关晓迪 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室, 西安 710048
西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048 
 
郭宏超 西安理工大学 省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室, 西安 710048
西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048 
ghc-1209@163.com 
赵越 西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048  
徐利文 西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048  
王铳 西安理工大学 土木建筑工程学院, 西安 710048  
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中文摘要:
      针对U肋加劲板焊缝处初始裂纹扩展特性研究不足的问题,本文考虑了焊接残余应力的影响,研究U肋加劲板焊趾初始裂纹的扩展特性及裂纹的初始角度效应,得到初始裂纹具备扩展能力的有效角度区间,推导了有效角度区间数学模型。研究表明,初始裂纹角度越大,裂纹前缘有效应力强度因子幅值越大,裂纹扩展速率越快,且裂纹为I型主导的复合型裂纹,初始裂纹角度越大,II-III型特征越强;考虑焊接残余应力时,裂纹前缘应力比随着裂纹深度的增加而增大,随着初始裂纹角度和形状比的增大,裂纹前缘应力比变化不大,不同初始裂纹角度和形状比下应力比与裂纹深度呈线性正相关;焊接残余应力明显增大了裂纹可扩展的初始角度区间,且有效角度区间随着裂纹形状比的增大而减小。
英文摘要:
      Aiming at the insufficient research on the initial crack growth characteristics of a U-rib reinforced plate weld,the influence of welding residual stresses is considered to study the growth characteristics of initial cracks and the initial angle effect of cracks at the weld toe of a U-rib stiffened plate in this paper.The effective angle interval for initial cracks to have the ability to expand is obtained,and the corresponding fitting calculation formula is derived.The results show that the larger the initial crack angle,the larger the amplitude of the effective stress intensity factor of the fatigue crack,and the faster the crack growth rate.And the cracks are composite cracks dominated by type I,and the larger the initial angle of the crack,the stronger the characteristics of Type II-III.When considering welding residual stressed,the stress ratio at the crack front edge increases with the increase of crack depth.As the initial crack angle and shape ratio increase,the stress ratio at the crack front edge does not change much.Under different initial crack angles and shape ratios,the stress ratio is linearly positively correlated with the crack depth.The welding residual stresses significantly increase the initial angle range at which cracks can propagate,and the effective angle range decreases with the increase of crack shape ratio.
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