葉九發(fā)，翁怡軍，衡俊霖

（1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都610031；2.深圳大學(xué)，廣東 深圳518060）

1 概 述

正交異性鋼橋面是通過縱肋、橫肋和頂板3 種主要薄壁板件焊接形成的橋面系統(tǒng)，20世紀(jì)50年代開始廣泛應(yīng)用，至今已成為現(xiàn)代鋼橋的重要標(biāo)志[1]。伴隨著焊接技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用，正交異性鋼橋面結(jié)構(gòu)能使用相對(duì)較少的鋼材，使其整體和局部具有較高的強(qiáng)度與剛度，且與傳統(tǒng)橋面相比，其重量能減輕20%～40%。因此，正交異性鋼橋面被廣泛應(yīng)用于各類橋梁中，包括不少大跨懸索橋和斜拉橋的主梁橋面。然而，歷史上正交異性鋼橋面的發(fā)展并非一帆風(fēng)順[1]，與其優(yōu)異性能相對(duì)應(yīng)的是反復(fù)交變車輛荷載作用下突出的疲勞問題。正交異性鋼橋面存在以下特點(diǎn)：（1）構(gòu)造較為復(fù)雜，應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重；（2）大量采用焊接工藝，焊接殘余應(yīng)力大，存在潛在焊接缺陷的可能性大；（3）易疲勞細(xì)節(jié)數(shù)量大；（4）直接承受到車輪荷載的反復(fù)作用；（5）早期正交異性鋼橋面焊接施工質(zhì)量難以保證。在這些因素的共同作用下，正交異性鋼橋面容易出現(xiàn)不同程度的疲勞裂紋[2]。

大量工程和科研機(jī)構(gòu)對(duì)正交異性鋼橋面的易疲勞構(gòu)造細(xì)節(jié)進(jìn)行了較為全面的疲勞試驗(yàn)。但是，疲勞試驗(yàn)的周期較長、成本較高，直接應(yīng)用于工程實(shí)踐的局限性較大?；诖?，大量研究者基于數(shù)值模擬提出了各種形式的疲勞性能評(píng)價(jià)方法?？傮w上，可以分成：（1）宏觀參數(shù)評(píng)價(jià)方法，即名義應(yīng)力法；（2）局部參數(shù)評(píng)價(jià)方法，包括結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力方法、局部應(yīng)力法以及斷裂力學(xué)法。本文就以上幾種評(píng)價(jià)方法的原理和應(yīng)用場景進(jìn)行對(duì)比和綜合研判，從而分析各類評(píng)價(jià)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件。

2 名義應(yīng)力方法

名義應(yīng)力法是目前應(yīng)用最為廣泛的疲勞評(píng)價(jià)方法。名義應(yīng)力僅包含了構(gòu)件的宏觀幾何形態(tài)在焊縫附近所帶來的應(yīng)力集中，未計(jì)入焊縫自身幾何形態(tài)帶來的局部應(yīng)力集中[3]，可以看作是焊趾附近板件或者焊喉處的平均應(yīng)力。通常，名義應(yīng)力可以通過初等力學(xué)理論算得，對(duì)于較為復(fù)雜的細(xì)節(jié)，也可采用有限元方法計(jì)算名義應(yīng)力，在利用有限元方法計(jì)算名義應(yīng)力時(shí)，計(jì)算模型可采用較為簡單的網(wǎng)格劃分。同時(shí)，名義應(yīng)力法是建立在已有疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。現(xiàn)有疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)大多以S-N 曲線的形式呈現(xiàn)。在疲勞試驗(yàn)中，大多數(shù)情況下選取板件表面上距焊趾一定位置的（通常為15 mm 或1.5 倍板厚）的測點(diǎn)應(yīng)力作為構(gòu)件的實(shí)測名義應(yīng)力。

大多數(shù)規(guī)范[4-5]根據(jù)200 萬次對(duì)應(yīng)的疲勞應(yīng)力幅將構(gòu)造細(xì)節(jié)分為不同等級(jí)，在一定的保證率（通常為97.5%）下對(duì)疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，從而制訂相應(yīng)的S-N 曲線[4]。設(shè)計(jì)中在計(jì)算得到名義應(yīng)力后，即可參考相應(yīng)的S-N 曲線驗(yàn)算其疲勞強(qiáng)度?？梢钥闯?，名義應(yīng)力法具有簡單實(shí)用的特點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于工程實(shí)踐中，但名義應(yīng)力法的評(píng)價(jià)需要相似細(xì)節(jié)的S-N 曲線作為支撐[6]。通常，S-N 曲線的獲得需要進(jìn)行系統(tǒng)的疲勞試驗(yàn)，從而消耗大量的時(shí)間和研究經(jīng)費(fèi)，而且疲勞試驗(yàn)中測試構(gòu)件與實(shí)際構(gòu)件也存在差異。這種差異難以量化分析，導(dǎo)致名義應(yīng)力法的應(yīng)用受到限制。

3 局部評(píng)價(jià)方法

名義應(yīng)力法是一種簡單實(shí)用的疲勞評(píng)價(jià)方法，但其評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)建立在對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析之上，這就要求對(duì)特定的構(gòu)造細(xì)節(jié)已有較為詳盡的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，名義應(yīng)力主要描述的是構(gòu)件的宏觀力學(xué)行為，在應(yīng)用名義應(yīng)力法進(jìn)行疲勞評(píng)價(jià)時(shí)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范或者指南中的描述，主觀地選擇構(gòu)造細(xì)節(jié)所對(duì)應(yīng)的疲勞強(qiáng)度等級(jí)，這一過程往往難以量化。為了克服名義應(yīng)力法存在的缺點(diǎn)，基于局部力學(xué)參數(shù)的疲勞評(píng)價(jià)方法逐漸成為了研究的熱點(diǎn)[7]。

近年來，大量研究者提出和完善了多種局部評(píng)價(jià)方法，大致可以分為以下3 類：（1）結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法；（2）局部應(yīng)力法；（3）斷裂力學(xué)法。以下將針對(duì)這幾類方法的原理及其應(yīng)用進(jìn)行闡述和分析。

3.1 結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法

結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力，早期也稱作參考應(yīng)力或者幾何應(yīng)力，是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件中潛在疲勞失效處（熱點(diǎn)）的一種虛擬應(yīng)力[7]。焊接構(gòu)件焊趾處的應(yīng)力可以分解成3種形式：由軸力引起的膜應(yīng)力σm、由板彎曲引起的彎曲應(yīng)力σb、由焊趾形態(tài)引起的局部集中應(yīng)力σnl（見圖1）。其中，σnl表現(xiàn)為沿板厚方向分布的自平衡非線性應(yīng)力。在熱點(diǎn)應(yīng)力σhs的計(jì)算中，僅計(jì)入膜應(yīng)力σm和彎曲應(yīng)力σb的疊加，而不考慮σnl的作用。通過長期的研究實(shí)踐，熱點(diǎn)應(yīng)力法逐漸趨于成熟和實(shí)用。在IIW、CEN、API、AWS、DNV 等機(jī)構(gòu)制定的規(guī)范中，熱點(diǎn)應(yīng)力法都得到不同程度的體現(xiàn)，同時(shí)也在不斷的更新中。

圖1 焊趾處非線性應(yīng)力分解

結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算建立在對(duì)焊縫構(gòu)造細(xì)節(jié)的有限元分析之上，通過對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行后處理來得到熱點(diǎn)應(yīng)力σhs。根據(jù)定義σhs=σm+σb，計(jì)算中需要消除非線性應(yīng)力σnl的成分。隨著熱點(diǎn)應(yīng)力法的發(fā)展，出現(xiàn)多種計(jì)算方法，較具代表性的有：（1）IIW 建議的表面線性外推方法（LSE）[4]；（2）Radaj 等[8]推薦的沿板厚積分的方法（TTWT）；（3）Dong[9]提出的帶剪應(yīng)力修正的沿板厚積分方法（以下簡稱Dong 方法），3 種方法的計(jì)算原理見圖2。

圖2 3 種結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力計(jì)算方法示意

表面線性外推方法的原理是通過對(duì)離焊趾一定距離的2 個(gè)或多個(gè)參考點(diǎn)的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行外推，來得到焊趾處的熱點(diǎn)應(yīng)力。最為常用的是基于0.4 倍板厚和1.0 倍板厚參考點(diǎn)的線性外推方法（也稱作0410 方法），如式（1）所示：

式中：t 為板厚；σ0.4t和σ1.0t分別為0.4 倍板厚和1.0倍板厚處的應(yīng)力。

基于該方法，IIW[4]將常見焊接細(xì)節(jié)分為9 類，并將這9 類細(xì)節(jié)分別歸納為FAT 100 和FAT 90 這2個(gè)疲勞抗力等級(jí)。同時(shí)IIW[4]給出了較為詳細(xì)的指南，包括網(wǎng)格劃分、計(jì)算方法以及對(duì)應(yīng)的參考熱點(diǎn)應(yīng)力S-N 曲線。

表面線性外推是一種簡單有效的方法。但在某些局部應(yīng)力集中非常明顯的構(gòu)造細(xì)節(jié)中，表面線性外推不能真實(shí)反應(yīng)焊趾處的應(yīng)力集中，同時(shí)該方法的計(jì)算結(jié)果受網(wǎng)格密度和荷載模式的影響較大[8]。基于此，Radaj 等[8]提出了在焊趾處沿板厚方向積分的方法（TTWT），將焊趾處沿板厚非線性分布的應(yīng)力線性化，從而消除σnl成分的影響。Dong[9]在TTWT 的基礎(chǔ)之上進(jìn)行了修正，提出了計(jì)入剪應(yīng)力影響的Dong 方法。該方法利用距焊趾δ 處截面應(yīng)力與焊趾處截面應(yīng)力的平衡關(guān)系，在熱點(diǎn)應(yīng)力σhs的計(jì)算中計(jì)入沿板厚分布的剪應(yīng)力σxy的影響。在此基礎(chǔ)之上，Dong 等[10]結(jié)合斷裂力學(xué)方法定義了一種虛擬的“等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力ΔS”，并提出了對(duì)任意焊接細(xì)節(jié)都適用的“主S-N 曲線”概念。試驗(yàn)表明，主S-N 曲線可以將離散的疲勞數(shù)據(jù)壓縮到一個(gè)范圍較小的分布帶中[11]。

3.2 局部應(yīng)力法

隨著疲勞研究的深入和數(shù)值計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，焊縫區(qū)域的局部應(yīng)力開始被用于疲勞強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，并逐步發(fā)展為一種新興的疲勞評(píng)價(jià)方法，即局部應(yīng)力法。局部應(yīng)力法大多起源于缺口試件的疲勞評(píng)價(jià)方法，由于焊材與母材交界處（如焊趾和焊根）存在的幾何形態(tài)突變可以被看作廣義的缺口，因此焊接構(gòu)件也可以作為缺口試件來進(jìn)行疲勞評(píng)價(jià)[12]。局部應(yīng)力法將局部區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)作為評(píng)估參數(shù)，直接反映了局部應(yīng)力集中程度，更加符合疲勞失效的力學(xué)機(jī)理。基于這一概念，目前已形成了多種成熟方法，較具代表性的包括：（1）IIW[4]推薦的等效缺口應(yīng)力法；（2）Lazzarin 等[13]推薦的峰值應(yīng)力方法（PSM）；（3）Taylor 等[14]提出的臨界距離法（TCD）。

等效缺口應(yīng)力法認(rèn)為，缺口處的應(yīng)力集中直接影響構(gòu)件的疲勞性能[4]。因此，求解缺口處的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)疲勞評(píng)價(jià)至關(guān)重要。然而，根據(jù)彈性力學(xué)理論和有限元方法，缺口處峰值應(yīng)力存在奇異性，該處有限元解不收斂。Neuber[15]基于“微觀結(jié)構(gòu)約束理論”提出了通過引入一個(gè)虛擬的缺口半徑ρf來對(duì)缺口處峰值應(yīng)力進(jìn)行平均化。根據(jù)文獻(xiàn)[4]，Neuber 建議采用式（2）計(jì)算虛擬半徑ρf：

式中：ρ 為實(shí)際缺口半徑；S 為與多軸應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度準(zhǔn)則相關(guān)的系數(shù)；ρ*為微觀結(jié)構(gòu)約束尺度。

Neuber[15]的研究表明，鋼材的ρ*可以取0.4 mm。同時(shí)，Radaj[16]建議，在考慮米塞斯屈服準(zhǔn)則的情況下，系數(shù)S 可取為2.5。在最不利情況下，即假設(shè)ρ=0，通過式（2）可以得知ρf=1 mm。根據(jù)上述理論，等效缺口應(yīng)力法[4]在計(jì)算中引入了ρref=1 mm 的參考缺口半徑，通過有限元等方法來求取缺口處的等效應(yīng)力并將其作為疲勞性能評(píng)價(jià)的參數(shù)。IIW[4]對(duì)等效缺口應(yīng)力法給出了較為系統(tǒng)的指南，并建議采用FAT 225 作為等效缺口應(yīng)力法驗(yàn)算時(shí)鋼結(jié)構(gòu)焊縫的疲勞強(qiáng)度。

峰值應(yīng)力法（PSM）由Nisitani 等[17]提出，最初用于求解橢圓孔洞處裂紋的I 型應(yīng)力強(qiáng)度因子KI。Nisitani 等指出，I 型應(yīng)力強(qiáng)度因子與峰值應(yīng)力之比KI/σpeak僅與單元尺寸相關(guān)，在固定的網(wǎng)格模式下σpeak可用于KI的快速計(jì)算[17]。Lazzarin 等[13]將這一方法推廣至焊縫的疲勞評(píng)價(jià)中，并給出了峰值應(yīng)力σpeak與缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子NSIF 的換算關(guān)系?？梢钥闯?，峰值應(yīng)力并沒有作為一個(gè)獨(dú)立的參數(shù)來進(jìn)行試件的疲勞評(píng)價(jià)，而是作為計(jì)算缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子的一種手段。

臨界距離法（TCD）認(rèn)為，焊縫的疲勞強(qiáng)度不僅僅與缺口處最大應(yīng)力有關(guān)，還受到距缺口周邊一定范圍內(nèi)（即“臨界距離LDv”）的應(yīng)力場控制[18]。Haddad 等[18]結(jié)合斷裂力學(xué)推導(dǎo)了臨界距離的計(jì)算公式，其可視作與材料性能相關(guān)的常數(shù)，對(duì)低碳鋼可近似地取0.4 mm。Talyor 等[19]建立了臨界距離法的計(jì)算方法，并將其分為點(diǎn)法、線法、面法以及體積法。其中點(diǎn)法最為簡單有效，其原理是通過有限元計(jì)算確定到缺口距離為LDv的點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)并將其作為疲勞評(píng)價(jià)的參數(shù)[19]。文獻(xiàn)[20]應(yīng)用臨界距離法中的點(diǎn)法和面法分析對(duì)接接頭以及T 型接頭焊縫疲勞性能，并與其他幾類方法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明點(diǎn)法較其他幾種方法具有最佳的計(jì)算精度。

3.3 斷裂力學(xué)法

斷裂力學(xué)法[21]引入了應(yīng)力強(qiáng)度因子的概念對(duì)缺口處局部力學(xué)行為進(jìn)行描述。相比于傳統(tǒng)方法，斷裂力學(xué)法更接近于構(gòu)件疲勞破壞的機(jī)理。根據(jù)計(jì)算方法和判別準(zhǔn)則的不同，斷裂力學(xué)法在疲勞評(píng)價(jià)中的應(yīng)用方法又可分為2 類：裂紋擴(kuò)展方法[4]和缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法（NSIF）[13]。

裂紋擴(kuò)展方法認(rèn)為[21]，微裂紋的擴(kuò)展過程占據(jù)了構(gòu)件絕大部分的疲勞壽命。裂紋擴(kuò)展方法假設(shè)構(gòu)件初始存在長度為ai的微裂紋，其疲勞壽命近似等于微裂紋長度從ai擴(kuò)展到最終長度af所花費(fèi)的時(shí)間。根據(jù)Paris 法則[21]，裂紋擴(kuò)展的速率與應(yīng)力強(qiáng)度因子存在如式（3）所示的關(guān)系：

式中：ΔK 為循環(huán)中應(yīng)力強(qiáng)度因子K 的變化幅值；a 為裂紋尺寸；N 為應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；C 和m 為與材料相關(guān)的常數(shù)。

根據(jù)Paris 法則，在確定每次循環(huán)中的ΔK 后，對(duì)裂紋長度a 進(jìn)行從ai到af的積分即可得到對(duì)應(yīng)的循環(huán)次數(shù)N[7]。應(yīng)力強(qiáng)度因子K 的計(jì)算主要通過2 種方式進(jìn)行：一種是采用近似公式進(jìn)行計(jì)算，如IIW 建議的相關(guān)公式[4]；另一種是通過有限元軟件建立帶裂紋的網(wǎng)格模型，直接計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子，如ANSYS 17.0 中采用的相互作用積分法[22]。基于裂紋擴(kuò)展法，IIW[4]給出了較為詳細(xì)的參數(shù)取值和應(yīng)用指南，并建議采用裂紋長度達(dá)到板厚的一半作為疲勞破壞準(zhǔn)則，即af=0.5 t。在應(yīng)用數(shù)值方法進(jìn)行裂紋擴(kuò)展分析時(shí)，由于ΔK 與裂紋長度a 直接相關(guān)，對(duì)于a 的積分過程只能通過多次建模和計(jì)算近似完成[23]。

近年來出現(xiàn)一種新的裂紋擴(kuò)展計(jì)算方法—擴(kuò)展有限元法（XFEM）。擴(kuò)展有限元法通過改進(jìn)形函數(shù)的方法來引入裂尖富集函數(shù)，通過裂尖富集函數(shù)來描述裂紋問題中的不連續(xù)成分，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裂紋擴(kuò)展的模擬[24]。與傳統(tǒng)有限元方法不同的是，擴(kuò)展有限元法在模擬裂紋擴(kuò)展時(shí)無需建立帶裂紋的網(wǎng)格模型，在模擬裂紋生長時(shí)也無需進(jìn)行網(wǎng)格的重新劃分。Nagy 等[25]應(yīng)用擴(kuò)展有限元方法對(duì)正交異性鋼橋面中頂板—縱肋焊縫的疲勞裂紋擴(kuò)展過程進(jìn)行了全過程模擬，結(jié)果表明該方法在正交異性鋼橋面的疲勞評(píng)估中具有較好的效果。

缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法[13]認(rèn)為，焊趾處可看作V型缺口，而焊根處可看作滑移型缺口。與裂紋擴(kuò)展法相比，缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法和傳統(tǒng)的S-N 方法更類似。在確定缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子K 后，構(gòu)件的疲勞評(píng)價(jià)需通過與K-N 疲勞抗力曲線進(jìn)行對(duì)比來完成[7]。Lazzarin 等[26]對(duì)缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法進(jìn)行了推導(dǎo)和證明，給出如式（4）所示的表達(dá)式：

式中：i = 1，2，分別代表張開型和滑移型裂紋；σ0為名義應(yīng)力；t 為板厚；λi為Williams 應(yīng)力解中的特征值；ki為與焊縫形態(tài)和荷載模式相關(guān)的無量綱系數(shù)。

文獻(xiàn)[13]利用缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法對(duì)135°的角焊縫進(jìn)行了分析，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及斷裂力學(xué)等方法進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法的可行性。

4 各類評(píng)價(jià)法的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）名義應(yīng)力法因具有簡潔明了的特點(diǎn)，在工程領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。但是，名義應(yīng)力法對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的依賴性強(qiáng)，其評(píng)價(jià)精度受細(xì)節(jié)劃分的影響較大。同時(shí)，由于名義應(yīng)力采用較為宏觀的力學(xué)參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)局部效應(yīng)不敏感，其結(jié)果具有較大的離散性。

（2）相比名義應(yīng)力法，結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法能夠更加真實(shí)地反映失效位置的應(yīng)力狀態(tài)，從而大幅提高評(píng)價(jià)結(jié)果精度。該方法在一定程度上具有局部法的特征，可顯著減少細(xì)節(jié)分類的數(shù)目，進(jìn)而有效降低離散性。同時(shí)，熱點(diǎn)應(yīng)力的計(jì)算僅需要在局部分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行少量后處理，較為簡單實(shí)用。但是，該方法為簡化計(jì)算模型和降低網(wǎng)格敏感性，忽略焊縫自身幾何形態(tài)和非線性應(yīng)力的影響，不能完全反映焊縫的局部應(yīng)力狀態(tài)。

（3）局部應(yīng)力法采用潛在疲勞位置的局部應(yīng)力狀態(tài)作為評(píng)價(jià)參數(shù)，相比于名義應(yīng)力法和熱點(diǎn)應(yīng)力法更接近于疲勞破壞的機(jī)理。但由于缺口處（如焊趾和焊根）的峰值應(yīng)力存在奇異性，不能將其直接作為評(píng)價(jià)參數(shù)。為解決該問題，大量研究者提出了不同的計(jì)算理論。其中，等效缺口應(yīng)力法基于“微觀約束理論”，在缺口處人為地設(shè)定一個(gè)虛擬的等效倒角半徑，并詳細(xì)規(guī)定網(wǎng)格的劃分方法，從而實(shí)現(xiàn)峰值應(yīng)力的平均化。此外，峰值應(yīng)力法認(rèn)為缺口處峰值應(yīng)力與缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子的比率僅受到網(wǎng)格尺寸的控制。相應(yīng)地，該方法通過規(guī)定缺口處的網(wǎng)格模式，實(shí)現(xiàn)通過峰值應(yīng)力直接計(jì)算應(yīng)力強(qiáng)度因子。與前述2 類方法不同，臨界距離法認(rèn)為，臨界距離范圍內(nèi)的應(yīng)力場直接影響焊縫的疲勞性能，故將該應(yīng)力場的應(yīng)變能參數(shù)作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中，臨界距離是與材料性能相關(guān)的常數(shù)。

（4）斷裂力學(xué)法在疲勞評(píng)價(jià)中的應(yīng)用可分為裂紋擴(kuò)展法和應(yīng)力強(qiáng)度因子法2 類。裂紋擴(kuò)展法假設(shè)構(gòu)件中存在初始裂紋，構(gòu)件的疲勞壽命近似等于微裂紋擴(kuò)展成為疲勞失效裂紋的時(shí)間。缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法認(rèn)為，構(gòu)件的疲勞性能與缺口處的應(yīng)力強(qiáng)度因子直接相關(guān)。特別地，缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子法試圖通過建立統(tǒng)一的K-N 關(guān)系曲線來進(jìn)行疲勞評(píng)價(jià)，但由于其采用了斷裂力學(xué)作為理論基礎(chǔ)，缺口應(yīng)力強(qiáng)度因子K 相比于名義應(yīng)力和熱點(diǎn)應(yīng)力包含更多缺口處的焊縫幾何形態(tài)和應(yīng)力場信息。

5 結(jié) 語

（1）名義應(yīng)力法和結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法為工程實(shí)踐中的疲勞驗(yàn)算提供了切實(shí)可行的計(jì)算方法，其精度能夠滿足工程應(yīng)用的基本要求。但這2 類方法對(duì)疲勞破壞機(jī)理的體現(xiàn)不夠，且其評(píng)價(jià)都是建立在大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支承之上。

（2）局部應(yīng)力法和斷裂力學(xué)法更加注重疲勞破壞的機(jī)理，且對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的依賴程度較小，其評(píng)價(jià)結(jié)果在一定程度上能起到對(duì)疲勞試驗(yàn)的補(bǔ)充作用，但其分析難度和工作量較名義應(yīng)力法和結(jié)構(gòu)熱點(diǎn)應(yīng)力法顯著增加，不宜直接應(yīng)用于工程實(shí)踐，更適用于疲勞機(jī)理研究和作為代替疲勞試驗(yàn)的數(shù)值評(píng)價(jià)方法。