复合材料界面裂纹焊接接头塑性发展方向与复合角依存关系的数值分析

针对熔合线含裂纹的不同强度组配焊接接头,应用弹塑性有限元方法对其裂端场塑性区和复合角进行数值计算,讨论了强度组配与裂端场塑性区的发展规律以及裂端场塑性区发展方向与复合角的关系.结果表明,强度匹配对其裂端场塑性区发展规律有很大影响,即裂端场塑性区优先向屈服强度较小的材料发展;在同一载荷作用下,低组配接头裂端场塑性区比高组配大;裂端场塑性区随着复合角的增大而减小,对于不等组配接头,在载荷小于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下,其塑性区发展方向与复合角呈现线性关系,而在载荷大于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下则呈现非线性关系.     

熔合线含裂纹焊接接头复合角的研究

结合裂纹尖端应力应变场的分布规律,讨论了熔合线上舍裂纹焊接接头的COD断裂参量的分解情况。应用有限元方法分析了不同载荷作用下,不同组配焊接接头复合角φ与焊缝宽度的关系。进一步对熔合线上含裂纹焊接接头的复合角φ与焊缝应变硬化指数的关系进行了研究。结果表明,焊缝宽度、焊缝应变硬化指数以及接头组配对焊接接头复合角φ有很大影响。相对于焊缝宽度而言,强度组配对复合角φ有更为明显的影响,并且高组配和低组配焊接接头的复合角φ随着外加载荷的增加有相反的变化趋势。在同一外加载荷下,接头复合角φ随着焊缝应变硬化指数的增加而减小。     

熔合线上含裂纹的不等组配焊接接头裂端场及其断裂参量分析(Ⅱ)

对熔合线上含裂纹的焊接接头，应用有限元方法分析了其模型复合型裂纹的裂纹张开位移（COD）断裂参量与材料组配的关系。结合裂端的位移场的分布，对焊接接头COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步，对不同载荷作用下，熔合线含裂纹焊接接头Ⅰ模型与Ⅱ模型裂纹，即Ⅰ＋Ⅱ型复合裂纹的COD断裂参量的Ⅰ型和Ⅱ型分量DⅠ和DⅡ值进行了数值计算，并对数值解的结果进行了曲线拟合和线性回归，得到了焊接接头的COD断裂参量工程计算方法。     

熔合线上含裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析(I)

对熔合线上含裂纹焊接接头，应用有限元方法分析了其应力应变场的分布规律。与以往研究中假设裂纹位于焊缝中间的情况相比较，指出了熔合线含裂纹焊接接头，由于裂纹位置的变化造成了裂纹结构由张开型演化为张开型和剪切型裂纹的复合型-Ⅰ Ⅱ型裂纹模式。结合裂端的位移场，对其COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步，对其复合角及复合比例进行了数值计算，指出了复合角的影响因素和焊接接头分析的复杂性。     

熔合线上含裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析(I)

对熔合线上含裂纹焊接接头,应用有限元方法分析了其应力应变场的分布规律。与以往研究中假设裂纹位于焊缝中间的情况相比较,指出了熔合线含裂纹焊接接头,由于裂纹位置的变化造成了裂纹结构由张开型演化为张开型和剪切型裂纹的复合型—Ⅰ+Ⅱ型裂纹模式。结合裂端的位移场,对其COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步,对其复合角及复合比例进行了数值计算,指出了复合角的影响因素和焊接接头分析的复杂性。     

金属的焊接性

铝合金双丝焊热影响区组织及力学性能，搅拌摩擦焊及氲弧焊接头的组织形貌，CrMo钢与45钢激光对接焊接头的组织与性能，焊接接头组织模拟进展，LF21板搅拌摩擦焊接头组织与焊接工艺关系的研究，减少珠光体钢焊接接头热影响区未完全再结晶区的组织非匀质性，复合加载方式作用下熔合线上含裂纹焊接接头的裂端场与断裂参量。[编者按]     

焊接接头高应变率下的动态断裂韧度分析

对采用Hopkinson气炮加载－Charpy V形冲击试样试验方法对焊接接头高应变率下的动态断裂韧度数据进行了分析研究，通过对试样断口形貌、冲击吸收功、断裂韧度及其影响因素进行分析，表明在高应变率加载条件下，焊接接头冲击试样断口形貌有特殊的表现，延伸带或钝化区的尺寸大小反映了裂纹萌生前的塑性变形大小，也反映了裂纹萌生功的变化趋势。同时说明焊接接头在高速动态冲击载荷作用下，其断裂韧度参量受组配强度、冲击速度及环境温度等因素影响显著，焊接热影响区的断裂韧度值关系到焊接接头断裂韧度的好坏。     

不同组配P91钢焊接接头断裂性能的试验研究

采用JR阻力曲线试验方法，研究了强度组配对P91钢焊接接头不同区域断裂性能的影响规律，并分析了不同组配P91钢焊接接头的硬度分布。结果表明，焊接热循环对其热影响区的性能没有明显的影响；低组配焊接接头焊缝区的断裂阻力要高于高组配焊接接头焊缝区的断裂阻力，即强度低组配有利于提高P91钢焊缝的抗断性能；对于熔合线区域，试验结果体现出类似的规律，即随组配比的降低，熔合线区域的抗断性能升高；而无论何种强度组配的P91钢焊接接头。其焊缝金属的抗断性能均优于熔合线区域。     

2219-T8铝合金单面两层焊接头横向拉伸断裂行为（英文）

采用单面两层钨极氩弧焊工艺焊接2219-T8铝合金。接头横向拉伸时断裂发生在部分熔化区(PMZ)。针对PMZ组织对接头拉伸断裂行为的影响进行系统研究。PMZ中靠近熔合线的位置晶界共晶较连续,随着距离熔合线距离的增加,晶界共晶的连续程度逐渐降低。断口形貌和接头显微硬度分布表明PMZ是一种梯度材料。其梯度变化的力学性能对接头的断裂行为有重要影响。研究发现,裂纹在靠近正面焊趾的PMZ启裂,启裂后沿远离熔合线的方向扩展,当裂纹尖端扩展到塑性较好的PMZ时,裂纹尖端钝化,随后接头余下部分以剪切形式发生断裂。     

超高强钢低匹配焊接接头熔合区组织特征及断裂行为研究

对超高强钢采用了低匹配的奥氏体焊接材料进行了焊接。采用光学显微镜、扫描电镜等手段对该接头熔合区的组织进行了分析,通过原位拉伸分析手段对熔合区的局部断裂行为进行了研究。结果表明,焊接接头熔合区的化学成分不均匀,在靠近熔合线处形成了宽度不等的"富奥氏体带",最高硬度位于富奥氏体带。原位拉伸试样均在最大载荷前起裂,裂纹起裂和扩展伴随着大量的塑性变形,断裂位置最后均位于较软的奥氏体焊缝侧,其主要断裂机制为延性断裂。     

焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方法,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究。发现不同的焊接接头强度组配对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力有不同程度的影响,在考虑强度组配对焊接接头的断裂性能的影响时,必须从材料的断裂韧性变化和裂纹扩展驱动力变化的两个方面来考虑。     

液压支架用80kg级高强钢焊接坡口角度优化研究

针对液压支架箱形结构件焊接接头特点,研究了不同坡口角度匹配形式下80kg级高强钢焊接接头的性能.进行了不同坡口角度T型接头弯曲试验,分析了焊接接头微观组织.研究结果表明,热影响区是T形角焊缝的薄弱环节,在保证焊接可达性的前提下坡口角度以35°±5°为宜,增加焊接层和道数不能增强接头性能,反而增加焊接量.     

Effects of strength matching and crack depth on the fracture parameters for welded joints

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｒａｃｋｄｅｐｔｈｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓＴａｎｇＷｅｉａｎｄＳｈｉＹａｏｗｕ（Ｘｉ＇ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａ...     

铝合金T型接头激光焊接实验研究

针对激光焊接铝合金T型接头,系统研究了激光入射角度、激光功率、焊接速度对T型接头焊接形貌的影响。研究结果表明:激光入射角度处于30°~45°时较合理,入射角小于30°时,底板熔深太小,影响接头强度;入射角大于45°时,焊缝熔深太大,使底板焊透,同时造成接头不完全包覆。随着激光功率的增加,焊接熔深逐步增大,当激光功率达到2200 W时,T型接头实现双侧焊缝包覆,焊接性能较好。当焊接速度为0.8 m/min时,出现咬边缺陷;当焊接速度达到1.2 m/min时,无法实现焊接接头两侧的完好包覆。     

Effect of the shield gas,working angles and displacement angles on the characteristics of fillet joints obtained via GMAW using a high-strength microalloyed steel

ABSTRACT

Fillet joints are one of the most commonly used joints in various industries, in particular for agricultural machinery. However, the complexity of the pieces that require welding often makes accessibility difficult for the welder for this kind of joint, and working and displacement angles are important aspects to be evaluated. In addition, in the GMAW process, the use of the Ar-20%CO₂ mixture as the shield gas has increased at the expense of 100% CO₂, generally requiring an adjustment of the electrical parameters. On the other hand, the incorporation of new materials with higher strength also involves optimizing the welding procedure. The aim of this study was to evaluate the effect of two shield gases (Ar-20% CO₂ and 100% CO₂), three working angles (30, 45 and 60°) and two displacement angles (45° using the push technique and 60° using the pull technique) on the dimensional characteristics of the seam and the mechanical strength of the fillet joint from a microalloyed steel with high strength welded using GMAW. The highest levels of penetration corresponded to the test specimens welded using the pull technique and with CO₂. The over thickness was smaller for conditions with the push technique and the gas mixture. The microhardness of the weld metal, for a similar working angle, was higher for the gas mixture in all cases. Indices of acceptability were developed, which graded geometric aspects and these were compared with the mechanical properties obtained on the welds, showing a good correlation.     

裂纹深度和强度组配对焊接接头断裂性能的影响

利用弹塑性有限元计算和三点弯曲试验对不同裂纹深度，不同强度组配焊接接头试样的断裂性能进行了研究，着重讨论了裂纹深度和组配的不同对焊接接头试样加载过程中塑性区形状及大小，深浅裂纹分界点，抗断性能，裂纹尖端张开位移ＣＴＯＤ，Ｊ积分的影响。结果表明，裂纹越浅。加载时塑性区域大，断裂韧性值越高，高组配焊接接头试样加载时由于塑性区扩展到母材而具有较大的塑性区，低组配焊接接头试样加载时塑性区被抑制在焊缝中，尺     

窄间隙焊接接头断裂力学参量J积分数值计算

根据焊接接头微区性能不均匀性,提出了微区匹配概念,采用微冲剪方法测试了核电焊接转子窄间隙焊接接头的抗剪强度,并由均质母材拟合确定了抗剪强度与屈服强度间的关系,反推得到整体焊接接头微区屈服强度,研究了焊接力学不均匀性对断裂力学参量J积分的影响.结果表明,当加载位置不同时J积分都随着载荷的增加而逐渐增大,且当载荷高于0.8倍极限载荷时,裂纹尖端进入塑形阶段,J积分值增长迅速.在相同的裂纹长度和载荷作用下,微区低匹配J积分值要高于微区高匹配J积分值,但加载区域微区匹配的不均匀性会使J积分值产生微区波动.     

焊趾TIG熔修对10Ni5CrMoV钢焊接节点疲劳性能的影响

对焊趾氩弧(tungsten-arc inert-gas welding,TIG)熔修与否的10Ni5CrMoV钢大角度焊接节点进行了疲劳试验,比较了相同加载条件下的疲劳寿命、载荷与位移关系及疲劳裂纹启裂位置,同时测量了焊接接头残余应力,并采用有限元计算方法对承载条件下焊接节点的应力应变场进行了分析.结果表明,焊趾TIG熔修显著提高了10Ni5CrMoV钢焊接节点的疲劳性能,在相同承载条件下使焊接节点的疲劳寿命提高了34%.其主要原因在于TIG熔修能有效改善焊趾处的几何形状、降低应力集中程度,从而降低焊趾在承载条件下的应力应变水平,使焊接接头疲劳性能得到提高.