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气孔缺陷对钢管焊接试件高周疲劳寿命影响分析

刘晖 吕修文 郭佳凡 陈世超

刘晖, 吕修文, 郭佳凡, 陈世超. 气孔缺陷对钢管焊接试件高周疲劳寿命影响分析[J]. 工业建筑, 2025, 55(5): 163-171. doi: 10.3724/j.gyjzG22072114
引用本文: 刘晖, 吕修文, 郭佳凡, 陈世超. 气孔缺陷对钢管焊接试件高周疲劳寿命影响分析[J]. 工业建筑, 2025, 55(5): 163-171. doi: 10.3724/j.gyjzG22072114
LIU Hui, LYU Xiuwen, GUO Jiafan, CHEN Shichao. Impact of Porosity Defects on High-Cycle Fatigue Life of Steel Pipe Weldments[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2025, 55(5): 163-171. doi: 10.3724/j.gyjzG22072114
Citation: LIU Hui, LYU Xiuwen, GUO Jiafan, CHEN Shichao. Impact of Porosity Defects on High-Cycle Fatigue Life of Steel Pipe Weldments[J]. INDUSTRIAL CONSTRUCTION, 2025, 55(5): 163-171. doi: 10.3724/j.gyjzG22072114

气孔缺陷对钢管焊接试件高周疲劳寿命影响分析

doi: 10.3724/j.gyjzG22072114
基金项目: 

海南省自然科学基金项目(522CXTD517,522RC879)。

海南省科技计划三亚崖州湾科技城联合项目(520LH058)

详细信息
    作者简介:

    刘晖,工学博士,教授,主要从事工程结构健康监测及损伤诊断的研究,drliuh@263.net。

    通讯作者:

    吕修文,工学硕士,主要从事结构工程方面的研究,lv553326@163.com。

Impact of Porosity Defects on High-Cycle Fatigue Life of Steel Pipe Weldments

  • 摘要: 以钢管为构件的焊接结构在焊接过程中,易形成气孔这类典型体积型焊接缺陷,导致结构在幅值较低的循环荷载作用下发生高周疲劳破坏。因此,基于试验和数值模拟相结合,研究了气孔缺陷对钢管焊接试件高周疲劳寿命的影响。首先,设计焊接完好和有气孔缺陷的两组钢管焊接试件进行高周疲劳试验;接着建立有气孔焊接试件的仿真模型,并基于试验结果验证模型的正确性;最后分析气孔缺陷轴向、周向、径向不同尺寸对钢管焊接试件应力集中系数和高周疲劳寿命的影响。结果表明:气孔缺陷三维尺寸对钢管焊接试件的应力集中和高周疲劳寿命的影响呈现不同机理,由于焊接试件管壁尺寸较其他两个方向小得多,因此缺陷径向尺寸对应力集中和高周疲劳寿命影响最为敏感,使得应力集中系数变化剧烈,高周疲劳寿命下降幅度大;由于缺陷轴向尺寸增大不会削弱截面有效承载面积,反而降低了缺陷处形状的特异性,使得应力集中系数随缺陷轴向尺寸增加而下降,且能保持较长的高周疲劳寿命;由于缺陷周向尺寸增加会减小截面有效承载面积,使得应力集中系数随缺陷周向尺寸增加而有所增加,高周疲劳寿命出现一定下降。
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  • 收稿日期:  2022-07-21
  • 网络出版日期:  2025-07-15

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