Q500qENH耐候钢焊接接头低温疲劳性能数值模拟

兰涛; 石轩铭; 秦广冲; 王小鹏; 张晓巍; 刘鑫; 李然

doi:10.3724/j.gyjzG25031306

Q500qENH耐候钢焊接接头低温疲劳性能数值模拟

doi: 10.3724/j.gyjzG25031306

兰涛^1,2,
石轩铭^1,2,
秦广冲^1, ,,
王小鹏²,
张晓巍¹,
刘鑫¹,
李然¹

1. 中国船舶集团国际工程有限公司, 北京 100121;
2. 同济大学土木工程学院, 上海 200092

基金项目:

“十四五”国家重点研发计划（2022YFB3706400）。

详细信息

作者简介:
兰涛，博士，研究员，主要从事钢结构研究。

通讯作者:
秦广冲，博士，高级工程师，主要从事钢结构研究，qinguangchong@126.com。

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出版历程
- 收稿日期: 2025-03-13
- 网络出版日期: 2025-11-05

Numerical Simulation of Low Temperature Fatigue Performance of Welded Joints of Q500QENH Weathering Steel

1. CSSC International Engineering Co., Ltd., Beijing 100121, China;
2. College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China

摘要

摘要: 耐候钢因其在复杂环境下的优良工作性能在高原建设中得到了广泛应用。为研究Q500qENH耐候钢焊接接头在低温下的疲劳性能，基于线弹性断裂力学方法，联合使用有限元软件ABAQUS和FRANC3D，对V形对接接头和十字形传力角焊缝接头进行了-40 ℃低温下疲劳裂纹扩展的有限元模拟，并与相关试验的结果进行对比，验证模型的有效性。在此基础上，对影响耐候钢焊接接头疲劳寿命的关键因素进行了参数分析。结果表明：初始裂纹尺寸和角度主要影响焊接接头的前期裂纹扩展形态和疲劳寿命，当初始裂纹长短半轴等长，且初始裂纹平面垂直于试件长度方向或角焊缝平面时，疲劳寿命最小；在十字形传力角焊缝接头的角焊缝表面长度方向，初始裂纹位置会对焊接接头的疲劳寿命产生极大影响。
- 耐候钢 /
- 焊接接头 /
- 低温疲劳性能 /
- 疲劳裂纹扩展 /
- 疲劳寿命
Abstract: Weathering steel is widely used in plateau construction because of its excellent working performance in complex environment. In order to study the low temperature fatigue performance of welded joints of Q500qENH weathering steel， based on the linear elastic fracture mechanics method and the interactive use of ABAQUS and FRANC3D software， the fatigue crack propagation of V-shaped butt joint and cross shaped transmission angle welded joints at -40 ℃ were simulated. And the model was verified by comparing with low temperature fatigue experimental results. On this basis， several key factors affecting the fatigue life were analyzed. The results showed that： the initial crack size and initial crack angle mainly affected the early crack propagation pattern and the final fatigue life of the welded joints. The fatigue life was minimum when the length of the major and minor axes of the initial elliptical crack was equal， and the initial crack plane was perpendicular to the length of the specimen. The initial crack location in the lengthwise direction of angle welding surface had great influence on the fatigue life of the cross shaped transmission angle welded joints， while had little influence on the V-shaped butt joint.
- weathering steel /
- welded joint /
- low temperature fatigue performance /
- fatigue crack propagation /
- fatigue life

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