1.一种含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、构建钢桥面板有限元整体模型,对所述有限元整体模型进行网格划分,并施加荷载和边界条件;对施加荷载和边界条件的有限元整体模型进行应力应变分析;
S2、在经过应力应变分析后的有限元整体模型上剖分出焊缝局部子模型;
S3、在所述焊缝局部子模型上导入已定义好的气孔缺陷形态及尺寸;
S4、重新划分含有气孔缺陷的局部子模型中的网格;
S5、在步骤S4获得的局部子模型中插入一条初始疲劳裂纹,得到耦合缺陷局部子模型;
S6、对所述耦合缺陷局部子模型进行网格重划分;
S7、将重划分后的耦合缺陷局部子模型合并为耦合缺陷扩展模型,获取耦合缺陷作用下耦合缺陷扩展模型内裂纹尖端每个节点的应力、位移和应变;
S8、根据裂纹尖端每个节点的应力、位移和应变,计算对应节点的应力强度因子;
S9、根据耦合缺陷扩展模型确定应力循环次数及裂纹扩展增长量;
S10、判断裂纹扩展增长量是否达到设定阈值,若是,则计算含气孔缺陷的钢桥面板疲劳裂纹扩展寿命;否则,根据裂纹扩展步长扩展对应的节点,拟合扩展后的节点,得到新的裂纹前缘,将所述新的裂纹前缘插入耦合缺陷扩展模型,返回步骤S6;
所述钢桥面板疲劳裂纹扩展寿命Nf的计算公式为:
其中,Δai是第i个节点的新裂纹增长量;ΔNi为新裂纹增长量Δai相对应的载荷循环次数;i=1,2,…,r;r为裂纹扩展分析步数;C和n是与材料相关的扩展参数,(ΔK)j表示第j步计算的应力强度因子;第i个节点的新裂纹增长量Δai的计算公式为:i≠m,Δam为中值节点m的裂纹扩展步长,Ni为第i个节点的应力循环次数,Nm为中值节点m的应力循环次数,ΔKi为第i个节点的应力强度因子幅值,ΔKm为中值节点m的应力强度因子幅值,Ri、Rm分别为第i个节点、中值节点m的应力比,da/dNi为第i个节点的裂纹增长速率,da/dNm为中值节点m的裂纹扩展速率。
2.根据权利要求1所述的含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法,其特征在于,a为裂纹扩展长度,N为应力循环次数,ΔK为应力强度因子幅值,KI为张开型应力强度因子,KII为滑开型应力强度因子,KIII为撕开型应力强度因子,ν为泊松比。
3.根据权利要求1或2所述的含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析方法,其特征在‑13 ‑3/2于,C=5.21×10 N·mm ,n=3。
4.一种含气孔缺陷的钢桥面板焊缝疲劳寿命分析系统,包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序;其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序,以实现上述权利要求1~3之一所述方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序/指令;其特征在于,所述计算机程序/指令被处理器执行时实现上述权利要求1~3之一所述方法的步骤。
6.一种计算机程序产品,包括计算机程序/指令;其特征在于,该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述权利要求1~3之一方法的步骤。