点焊疲劳分析

可研究结构中点焊的疲劳性能。

目前，仅支持基于应力-寿命 (SN) 的点焊疲劳分析。点焊位置由三个属性定义：薄片 1、薄片 2 和焊点熔核。

执行

点焊的疲劳分析包括在三个不同的位置检查焊缝，薄片和焊点熔核，这是基于 Rupp 等人发表的一篇论文。确定焊点熔核位置处的截面力和力矩，然后计算薄片和焊点熔核的相应应力。然后再使用这些应力并结合雨流计数和 SN 方法来计算疲劳损伤。

以下各部分说明了如何计算这三个位置的应力和随后的损伤。

通过考虑焊点熔核处的力和力矩来计算薄片的径向应力。径向应力

σ (θ)

$σ (θ)$ 作为载荷-时间历史中每个点的

θ

$θ$ 的函数计算如下：(1)

σ (θ) = - σ_{\max} (f_{y}) \cos θ - σ_{\max} (f_{z}) \sin θ + σ (f_{x}) + σ_{\max} (m_{y}) \sin θ - σ_{\max} (m_{z}) \cos θ

$σ (θ) = - σ_{\max} (f_{y}) \cos θ - σ_{\max} (f_{z}) \sin θ + σ (f_{x}) + σ_{\max} (m_{y}) \sin θ - σ_{\max} (m_{z}) \cos θ$

其中，(2)

σ_{\max} (f_{y}) = \frac{f_{y}}{π D T} \times C_{f y z} \times D^{d e f y z} \times T^{t e f y z}

$σ_{\max} (f_{y}) = \frac{f_{y}}{π D T} \times C_{f y z} \times D^{d e f y z} \times T^{t e f y z}$

(3)

σ_{\max} (f_{z}) = \frac{f_{z}}{π D T} \times C_{f y z} \times D^{d e f y z} \times T^{t e f y z}

$σ_{\max} (f_{z}) = \frac{f_{z}}{π D T} \times C_{f y z} \times D^{d e f y z} \times T^{t e f y z}$

(4)

σ (f_{x}) = (\frac{1.744 f_{x}}{T^{2}}) \times C_{f x} \times D^{d e f x} \times T^{t e f x} for f_{x} > 0.0

$σ (f_{x}) = (\frac{1.744 f_{x}}{T^{2}}) \times C_{f x} \times D^{d e f x} \times T^{t e f x} for f_{x} > 0.0$

(5)

(f_{x}) = 0.0 for f_{x} \geq 0.0

$(f_{x}) = 0.0 for f_{x} \geq 0.0$

(6)

σ_{\max} (m_{y}) = (\frac{1.872 m_{y}}{D T^{2}}) \times C_{m y z} \times D^{d e m y z} \times T^{t e m y z}

$σ_{\max} (m_{y}) = (\frac{1.872 m_{y}}{D T^{2}}) \times C_{m y z} \times D^{d e m y z} \times T^{t e m y z}$

(7)

σ_{\max} (m_{z}) = (\frac{1.872 m_{z}}{D T^{2}}) \times C_{m y z} \times D^{d e m y z} \times T^{t e m y z}

$σ_{\max} (m_{z}) = (\frac{1.872 m_{z}}{D T^{2}}) \times C_{m y z} \times D^{d e m y z} \times T^{t e m y z}$

$D$ $D$: 焊缝单元的直径
$T$ $T$: 损伤计算时考虑的薄片厚度
$C_{f y z}$ $C_{f y z}$ , $C_{m y z}$ $C_{m y z}$ , $C_{f x}$ $C_{f x}$: 比例因子
$d e f y z$ $d e f y z$ , $d e m y z$ $d e m y z$ , $d e f x$ $d e f x$: 直径指数
$t e f y z$ $t e f y z$ , $t e m y z$ $t e m y z$ , $t e f x$ $t e f x$: 厚度指数

等效于 Rupp 方法：

C_{f y z} = 1, d e f y z = 0, t e f y z = 0

$C_{f y z} = 1, d e f y z = 0, t e f y z = 0$

C_{m y z} = 0.6, d e m y z = 0, t e m y z = 0.5

$C_{m y z} = 0.6, d e m y z = 0, t e m y z = 0.5$

C_{f x} = 0.6, d e f x = 0, t e f x = 0.5

$C_{f x} = 0.6, d e f x = 0, t e f x = 0.5$

等效径向应力以 $θ$ $θ$ 为间隔进行计算（默认值=18度）。可以通过改变点焊求解设中的角度数量字段来修改 $θ$ $θ$ 的值。然后，采用雨流循环计数法计算各角度下的疲劳寿命和损伤 ( $θ$ $θ$ )。然后选择最严重的损伤值进行输出。对另一个薄片也采用类似的方法。

绝对最大主应力是使用梁单元的剪切应力和弯曲应力作为载荷-时间历史中每个点的函数

θ

$θ$ 来计算的，如下所示：(8)

τ (θ) = τ_{\max} (f_{y}) \sin θ + τ_{\max} (f_{z}) \cos θ

$τ (θ) = τ_{\max} (f_{y}) \sin θ + τ_{\max} (f_{z}) \cos θ$

(9)

σ (θ) = σ (f_{x}) + σ_{\max} (m_{y}) \sin θ - σ_{\max} (m_{z}) \cos θ

$σ (θ) = σ (f_{x}) + σ_{\max} (m_{y}) \sin θ - σ_{\max} (m_{z}) \cos θ$

其中，(10)

τ_{\max} (f_{y}) = \frac{16 f_{y}}{3 π D^{2}}

$τ_{\max} (f_{y}) = \frac{16 f_{y}}{3 π D^{2}}$

(11)

τ_{\max} (f_{z}) = \frac{16 f_{z}}{3 π D^{2}}

$τ_{\max} (f_{z}) = \frac{16 f_{z}}{3 π D^{2}}$

(12)

σ (f_{x}) = \frac{4 f_{x}}{π D^{2}} for f_{x} > 0.0

$σ (f_{x}) = \frac{4 f_{x}}{π D^{2}} for f_{x} > 0.0$

(13)

σ (f_{x}) = 0.0 for f_{x} \leq 0.0

$σ (f_{x}) = 0.0 for f_{x} \leq 0.0$

(14)

σ_{\max} (m_{y}) = \frac{32 m_{y}}{π D^{3}}

$σ_{\max} (m_{y}) = \frac{32 m_{y}}{π D^{3}}$

(15)

σ_{\max} (m_{z}) = \frac{32 m_{z}}{π D^{3}}

$σ_{\max} (m_{z}) = \frac{32 m_{z}}{π D^{3}}$

从 $τ (θ)$ $τ (θ)$ 和 $σ (θ)$ $σ (θ)$ 计算每个 $θ$ $θ$ 的等效最大绝对主应力。这些应力被用于后续的疲劳分析。采用雨流循环计数法计算各角度下的疲劳寿命和损伤 ( $θ$ $θ$ )。然后选择最严重的损伤值进行输出。