因此Gmax•二R：
：
：
；，，所以，补焊外露部分后静载强度合格。
5.YKS710-4电机转轴承载两端存在裂纹情况下焊缝静载强
度评估
前提假设：
假设转轴中间部位焊缝完全开裂、两端筋板焊接存在裂纹。
5.1应力计算
平均一次应力：
即电机转轴工作时所受到的外部应力
根据《电机转轴两端完好承载情况下焊缝的静载强度评估》报告的计算结果，对于YKS710-4（1000KW）已安装转子铁芯转轴，在单端均匀承载情况下，平均一次应力二1-；「bmax=41.74MPa。
焊接残余应力二2~2=*二s=0.6235MPa=141MPa
式中系数〉r根据参考文献《焊接工程缺欠分析与对策》（陈伯蠡编著，机械工业出版社，1997.2）P113表1A-6的规定，对于表面裂纹情况下填角焊缝裂纹，
:
r—0.6。
5.2安全性评价
（1）临界应力强度因子K1C的确定
根据中低强度钢的数据，在转变温度范围内求KIC和AKV可建立以下关系：
式中：
Kic—以1b.in-3/2为单位；E—弹性模量，以1b.in-2为单位；Akv—以ft-lb
为单位。
根据试验的数据，Kly/的概率散度大约是±25%,对一定的弹性模量E,
Kic的概率散度大约是±2%。
对于该电机转轴角焊缝金属，取Q235钢的力学性能参数（数据来源：
《焊接手册一材料的焊接》，中国机械工程学会焊接学会编，机械工业出版社）。
即：
E=2X1011Pa=2X1011N/m2，夏比V型缺口冲击吸收功AKV=27J。
根据表2所示的单位换算表，可以确定上述力学性能参数值。
表2单位换算表
1N
1m
1m
1m2
1m2
0.225b
3.28ft
39.37in
1550in2
2
10.764ft
23/2
Kic/E=2（Akv）
11_22
-22100.22539.37bin（270.2253.28ft-1b）
3/2
=71867.6755（1bin-）
=71867.6755X4536X.8NX0.O254-3/2m-3/2
=79MN•m-3/2
（2）裂纹容限；m的确定
在本研究中，
厂—=41.74141MPa=182.74MPa
c=
1
1
二0.26，
所以
a
2182.742
2二（
）2二（）
二s
35
K1C
2
792
am-c（
■）
=0.26（）m
二0.029m
二29mm
；「s
35
⑶当量裂纹尺寸a的确定
根据国际焊接学会（IIW）按照脆断观点的缺陷评定标准草案，可以将各种缺陷简化成表面的、深埋的、穿透的裂纹。
根据这种简化，计算当量裂纹尺寸或计算应力强度因子。
然后将当量裂纹尺寸与临界裂纹尺寸（或应力强度因子和临界应力强度因子）进行比较，如前者小于后者则是安全的，否则是危险的，需要进行返修或报废。
该草案对裂纹和其它缺陷根据其形状、部位和尺寸、性质，将其转换成表面的、深埋的或贯穿的裂纹，再将其换算成当量裂纹。
在进行换算时，将缺陷分成平面及非平面缺陷。
前者指裂纹和未焊透，后者指气孔、疏松、夹杂物、咬边等。
显然前者是危险的。
然后用一个包围不规则缺陷边界的简单几何图形如矩形、椭
据此将缺陷分为贯穿
圆和圆形表示。
几何图形的长边和最接近的自由表面平行,的、深埋的或表面的，如下图5所示。
如果单个缺陷之间距离小于某规定值，则作大包络线将其作为一个大缺陷包围起来。
如深埋缺陷和自由表面距离较小，小于某规定值，则可依据标准给出的图表将此缺陷作为表面的或贯穿缺陷。
这样就可得到一个长为L,宽为t的单个
表面、深埋或贯穿裂纹。
再按L和t的数值查阅图6,将表面和深埋缺陷一律换算成贯穿的当量裂纹ao
图6表面缺陷换算图
（4）缺陷的评定举例
对于电机转轴，在电机转轴中间完全开裂的前提下，如果电机端部表面裂纹
深度t=15mm,裂纹板厚e=30mm,焊缝长度L=345mm，则有t/e=0.5,t/L=0.043,
由图6处理，查得：
a/e=3.8，故当量贯穿裂纹尺寸=114mm。
由于当量贯穿裂纹尺寸a=114mm大于裂纹容限；m=29mm，所以该裂纹缺陷不允许存在，必需进行相应的去除及补焊处理。
经过反推，在电机转轴中间完全开裂的前提下，当裂纹容限am=29mm、裂纹深度t=15mm、裂纹板厚e=30mm时，；m/e=29/30=0.97,t/e=15/30=0.5。
根据表面缺陷换算图，可得t/L=0.18,因此所允许的焊接裂纹的最大长度L=83.33mm。
6.给定疲劳寿命条件下电机转轴初始裂纹尺寸的分析
7.
裂纹扩展速率与应力强度因子幅值之间的关系遵循帕瑞斯公式:
式中为No裂纹扩展至C0时的循环次数（若Sb为初始裂纹长度，则No=O）,Nf为扩展至临界失稳断裂长度ac时的循环次数。
应当注意的是：
在进行裂纹长度取值时，对于两裂纹之间的距离小于最小裂纹尺寸的情况，要将两相邻裂纹合并为一个裂纹，且裂纹尺寸为两个裂纹长度加上裂纹之间距离的和，并以此作为已存在的缺陷进行评定。
对于图7所示的无限大板中心穿透裂纹的情况，惑-*、、右代入公式1
积分后，得疲劳裂纹扩展寿命：
N=Nf—No=丄）_|（*厂-J（公式2）
Cn_2（3后;）n]a。
_
式中2。
若n=2时，疲劳裂纹扩展寿命得：
（公式3）
根据文献《工程材料的力学性能》（姜伟之编，北京航空航天大学出版社）
F=1.122-1.40（a/b）-7.33（a/b）2-13.08（a/b）3-14.0（a/b）
=.2btan「：
a
:
二a2b
0.9230.199（1-sin"）4
2b
兀a
cos——
2b
若ao为初始裂纹长度，则No=O。
有:
对于结构钢，参数n=2~3,但门工2。
当n=2时:
式中材料系数对应n=3.0~2.25C=6.9X10-12~1.35X10-10
对于YKS710-4电机转轴，a=15mmb=30mm。
临界失稳断裂长度
ac=83.33mm,符合有限宽受弯单边裂纹梁计算公式。
所以，
a兀4
0.9230.199（1—sin）
2b
a二
cos—
2b
情况1取扩展至临界失稳断裂长度时的循环次数叫=106次
（1）当n=2，C=6.910时,
可得，a°=81.90mm。
⑵当n=3，C=1.35汉10』时,
可得，a0=1.781X0-8mm。
对于结构钢焊接时，参数n=2~3。
所以，在1.781X0_8mm~81.90mm之间。
为了安全起见，取a0=1.781X0-8mm~0mm。
情况2:
取扩展至临界失稳断裂长度时的循环次数Nf=l05次
（1）当n=2,
C=6.910°2时，
由公式
N=NfN0=Nf=厂.In—
C（F△辽丁応）a°
可得，a0=83.19mm=
⑵当n=3,C=1.35X10-0时,
可得，ao=1.782X0-6mmo
对于结构钢焊接时，参数n=2~3o所以，ao在1.782X0-6mm~83.19mm之间
为了安全起见，取ao=1.782X0-6mm^0mm。
情况3:
取扩展至临界失稳断裂长度时的循环次数Nf=l07次
⑴当n=2，C=6.910丄2时,
,,1acac
由公式N=Nf-N°=Nfnln-
C（F也^丫兀）a。
可得，ao=70.05mm。
⑵当n=3,C=1.35x10」°时,
可得，a0=1.781X10-10o
对于结构钢焊接时，参数n=2~3o所以，a0在1.781X10-10~70.05mm之间
为了安全起见，取a0=1.781X10-10"0mm。
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