基于FE-SAFE的等效结构应力法分析焊缝疲劳

焊接结构疲劳分析是确保结构安全和提高性能的关键技术。一般而言，在该领域存在两项主要挑战: 焊接接头分类的准确把握以及数值模型难以精准描述焊接部位的高应力集中现象。近年来，通过结合断裂力学与大规模焊接试验数据，提出了以等效结构应力法为代表的先进解决方案。

等效结构应力法主要通过引入网格不敏感的结构应力计算方法以及单一的主要SN曲线，较精确地预测了焊缝的疲劳寿命。这一方法能解决有限元网格大小对于结构应力计算的敏感性和焊接接头SN曲线难以选择的问题，从而大幅度减小了分析的误差，提高了预测的准确度。其中，Gridinsensitive Stochastic Structural Stress（GSSS）为关键技术，而Verity模块则是FESAFE软件中专为焊缝疲劳分析设计的工具。

GSSS方法运用本质上是宏标量理论，它在计算中将复杂多样的焊接接头简化成为一个通用的等效结构应力模型。这意味着分析结果不易受到网格细化程度的影响，改善了传统有限元分析的局限性。此外，GSSS方法建立的标量结构应力模型自动融合了以下三个关键因素：焊缝角缺口、焊接接头厚度的效果、以及载荷模式和应力集中因素的影响。

连续3步骤指引采用了通用有限元软件（如ABAQUS）进行应力分析的结果。首先，利用特定的软件构建包含了焊接接头结构的复杂模型。这样的模型需要精确定义各种焊接接线和焊接密度次要参数，并使用通用有限元软件计算出各个节点的应力和应变。




一旦完成了通用有限元软件的应力分析步骤，相关结果就被导入到FESAFE的Verity模块中进行未来几步的处理：在此过程中，需要定义一系列关于焊缝的基础信息，以便更精确地描述等效结构应力产生的力学环境。随后，点击接收分析工具开始下一步的计算过程。最后，在完成载荷曲线参数、材料属性和SN曲线标准差等疲劳分析数据定义之后，用户即可利用Verity模块完成整个焊接结构的疲劳分析，并获得预测的寿命周期信息。

通过本技术的运用，旨在确保焊接结构在预见疲劳失效之前得到及时而准确的预测防护措施，从而大大增强了整体结构的安全性和可靠性。这为工程技术人员在设计、评估焊接结构的可靠性上提供了高效且精确的工具集。作为焊接结构疲劳分析领域的行业革新，等效结构应力法与FESAFE软件（特别是Verity模块）的结合展现了在复杂焊接结构分析中的强大计算能力。