焊接是目前工程结构中最主要的连接方式,焊接结构广泛应用于各种行业,在交变载荷作用下,疲劳破坏是引起焊接结构失效的主要原因之一,而焊接结构的疲劳性能主要由焊接接头的疲劳性能决定,因此对焊接接头进行疲劳分析是非常必要的。在焊接过程中,焊接结构存在不可避免的缺陷,导致焊缝局部产生应力集中效应,最为显著的是焊趾部位的疲劳裂纹现象。本文针对十字焊接接头,考虑复杂焊缝局部形貌,并结合弹塑性理论,研究焊缝形貌对多裂纹萌生行为的影响,采用有限元仿真与疲劳试验相结合的方法,借助断口反演技术,在焊趾处先后插入不同尺寸的多裂纹,研究疲劳全过程中多裂纹的演变规律和相对应的寿命变化,并分析了裂纹尺寸对焊趾部位应力状态的影响。主要研究内容如下:(1)以十字焊接接头为研究对象,考虑焊缝局部形貌,建立三维有限元模型,计算焊趾区域的应力和应变分布,并与不考虑焊缝局部形貌的数值模拟结果对比分析,研究焊缝形貌对焊接接头多裂纹萌生位置的影响。对试件开展变幅载荷下的循环拉伸试验,利用Manson-Coffin应变寿命模型计算多裂纹的萌生寿命,研究焊缝局部形貌对焊接接头疲劳寿命的影响规律,并与试验结果对比,揭示多裂纹的萌生行为。(2)采用断口反演技术研究试验获得的疲劳断口形貌,以海滩条带表征瞬时裂纹前沿线,获得真实的多裂纹信息,结合有限元仿真技术,采用子模型方法,对裂纹的演变过程进行仿真,分析多裂纹的不同步演变特性。(3)在十字焊接接头的焊趾部位分别插入具有相同形状比、不同深度的半椭圆形裂纹,结合弹塑性材料属性,对整条焊趾线上各点的应力应变状态进行计算分析,研究焊趾区域应力场随裂纹尺寸、裂尖与试件端部距离的变化情况。