海洋平台导管架Y形节点焊接冷裂性评价

海洋平台结构的不均匀性与焊接技术的局限性导致焊接接头位置易产生焊接冷裂纹等缺陷进而导致开裂.针对该问题,文中基于SYSWELD软件对海洋平台E36高强钢材质的导管架典型Y形管节点位置处的焊缝进行建模并对其焊接过程进行了数值模拟.根据焊后应力场获得焊后拘束应力,从而实现对其冷裂性的定量评价.通过热源校核得到的热循环曲线实现热源模型的施加,进而分别对管内壁焊根处和管外壁焊趾处的轴向、周向及径向拘束应力沿着相贯线的变化进行了分析,并将各方向的危险点拘束应力与材料的临界拘束应力进行了对比.结果表明,导管架Y形管节点的焊后最大拘束应力为492 MPa,小于E36高强钢的临界拘束应力,即导管架Y形管节点的焊根和焊趾处均不会发生焊接延迟开裂.     

有限元法在钎焊中残余应力的分析及应用

采用有限元方法研究TC4钛合金和YG8硬质合金异种材料的真空钎焊工艺。根据焊接残余应力场传导方程、边界条件、初始条件,利用ANSYS软件实现焊接残余应力场仿真。采用abaqus6.11软件平台,以镍基钎料为例,基于Mises应力应变准则计算出焊后接头残余应力水平,结果表明残余拉应力集中分布于硬质合金一侧,最高值达1328 MPa。据此推测应力裂纹应产生于钎料/硬质合金侧,理论分析与试验结论一致。试验结果表明,采用有限元法对控制真空钎焊过程中焊缝处的裂纹有重要的指导意义。     

碳含量对WC-8%Co硬质合金/1Cr13不锈钢钎焊接头组织与性能的影响

以Z81作为钎料,对碳的质量分数分别为5.40%、5.45%、5.50%的WC-8%Co硬质合金与1Cr13不锈钢进行高频感应钎焊。通过OM、SEM分析了钎焊接头的微观组织,并对其力学性能进行了分析,同时采用ANSYS对钎焊接头残余应力进行了模拟。研究表明:在焊接过程中,碳含量对钎焊接头微裂纹的产生、接头处硬质合金的硬度、断裂韧性和强度产生影响。当碳的质量分数为5.40%和5.50%时,在硬质合金与焊缝的界面处出现焊接微裂纹;不同碳含量的硬质合金其硬度均随着与焊缝距离的减小而减小;三种碳含量的硬质合金的断裂韧性均在距焊缝300μm处急剧下降,但其中碳的质量分数为5.45%时的硬质合金下降幅度最小且此碳含量下钎焊接头抗弯强度达到最大值458 MPa。通过ANSYS模拟得出硬质合金与钢焊接的残余应力在垂直焊缝方向上呈梯度分布,最大值出现在硬质合金与焊缝界面处。本实验中,硬质合金碳的质量分数为5.45%时具有最佳的焊接性能。     

同管径不等厚管的焊接残余应力数值模拟

针对同径不等厚管,运用有限元模拟软件SYSWELD,获瞬时焊接温度场及焊接残余应力场,重点分析管外壁及管内壁焊接残余应力。结果表明,本模型管内壁和管外壁焊接残余应力有沿着焊缝中心线对称分布的特征,薄壁端与厚壁端相略有差异。管内壁和管外壁焊接残余应力主要表现为轴向应力和切向应力,径向应力幅值很小。对比分析管内壁及管外壁等效焊接残余应力,表明管外壁焊接残余应力较小,等效焊接残余应力峰值出现在厚壁端热影响区;管内壁焊接残余应力在根焊处较大,超过450 MPa,根焊处应力集中,为薄弱部位。     

5083���Ͻ�Ʋ㲿���ǽӽ�ͷ�������Ʒ���

 结合具体的焊接结构和实际的生产工艺,对5083铝合金部件角接接头焊后延迟裂纹的成因进行了分析。排除了焊接工艺和冶金因素的影响,研究认为工件焊后立即进行热矫正导致了焊缝周围应力过大,破坏了焊缝中未凝固的液相,这是产生延迟裂纹的直接原因,焊缝周围较大的刚性限制了焊接应力的释放是产生延迟裂纹的辅助因素。提出避免焊后立即进行热矫正是控制延迟裂纹产生的有效措施。     

换热器管与管板接头焊接残余应力的有限元分析

基于ANSYS平台对换热器伸出管板角接头和平焊接头的焊接残余应力进行数值模拟,获得了焊接接头的残余应力分布.有限元分析结果表明,接管环焊缝的残余应力分布具有局部性的特点,最大等效应力出现在焊根处.本文焊接条件下管接头环焊缝在焊接热影响区位置上径向为压应力,环向为拉应力,这种径向受压,环向受托的应力状态下更容易引起径向裂纹的萌生和扩展.     

蜂窝夹套结构焊接接头的应力强度分析

由于蜂窝夹套焊缝受力情况比较复杂，焊接部位经常出现焊缝开裂引起泄漏，焊接残余应力是重要的影响因素之一。运用大型有限元分析软件ABAQUS的热一力耦合功能，对304不锈钢蜂窝夹套的塞焊和填角焊两种焊接方式进行有限元模拟，得到了这两种焊接接头的残余应力分布情况。结果表明，塞焊焊接方式的蜂窝夹套焊缝处的残余应力大于采用填角焊方式的。采用塞焊方式蜂窝孔处的焊接残余应力较高，焊完第二个蜂窝孔后对第一个蜂窝孔的残余应力影响较大。而采用填角焊方式则这种影响较小。对塞焊和填角焊焊缝进行强度计算，结果表明填角焊焊缝的承载能力较好。研究结果为蜂窝夹套进行分析设计和控制焊缝开裂提供了理论基础。     

超声冲击处理对灰铸铁焊接冷裂纹影响

采用HT150,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和淬硬组织因素为研究方向,用评定铸铁冷裂纹敏感性的直Y形坡口焊接裂纹试验法,研究了超声冲击处理对焊接冷裂纹的影响.结果表明,焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力R1分别为-53,-57MPa,R2分别为-37,-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.     

分流塔套筒焊缝应力腐蚀开裂分析

通过对断口形貌的金相、SEM、XRD检测分析，确定了Q235、TZ33钢制套筒焊缝处出现的裂纹为应力腐蚀裂纹。焊缝开裂的主要介质因素是CO2，在100～110℃的使用温度下CO2浓度偏高，以及焊后残余应力和工作应力的叠加，促进了应力腐蚀开裂。并根据分析结果提出了套筒制造工艺的改进措施。     

航空发动机主泵燃油进油导管焊缝裂纹分析

某型发动机在地面试车考核48 h后,在主泵燃油进油导管与燃油温度传感器连接导管的焊缝处出现漏油现象,经着色检查,发现主泵燃油进油导管在焊缝处产生了裂纹,该主泵燃油进油导管材质为1Cr18Ni9钢。通过金相、扫描电镜以及焊接残余应力模拟分析等手段,对失效导管进行断口形貌观察、组织及成分分析,确定了裂纹性质为起始应力相对较大、扩展应力相对较小的疲劳裂纹。通过对零件进行焊接残余应力的分布模拟,结果表明:导管焊后不进行去应力热处理的情况下会有较大的残余拉应力,该残余应力导致导管试车时产生裂纹。     

发动机燃油供油导管断裂失效分析

某型发动机连续发生两起由于与主输油圈连接的U形燃油供油导管在连接处断裂引起的空中漏油故障.对断裂导管的安装位置、结构特点及装配情况进行了检查,对同型发动机进行了开车试验,对导管断口进行了分析.结果表明,两根导管的断裂性质相同,均为起始应力较大的高周疲劳断裂,疲劳裂纹起始于U形导管内侧或外侧的焊缝部位.U形导管装配应力大是导致导管疲劳裂纹早期萌生的主要原因,高压燃油冲击和脉动引起的弯曲应力对裂纹的萌生也有一定的影响,导管焊缝处存在的焊接缺陷对裂纹的萌生具有促进作用.     

航空发动机叶片TC4钛合金振动疲劳裂纹扩展研究及剩余寿命预测

目的研究TC4钛合金的振动疲劳特性及寿命预测。方法通过共振疲劳试验,分析裂纹尖端应力强度因子的变化规律,计算不同应力水平下疲劳裂纹扩展的速率,建立剩余寿命预测计算模型。结果裂纹尖端的应力强度因子是表征裂纹扩展速率快慢的有效参数,与裂纹长度及应力场的大小相关。在裂纹扩展初期应力为274 MPa的条件下,裂纹扩展速率的试验值与计算值吻合较好。通过寿命预测模型计算可知,当初始裂纹为0.5 mm,最终裂纹长度达到5 mm时,在应力为274、366、422 MPa的条件下,振动循环周期分别为36 577、19 090、13 865。结论在应力比为?1的振动条件下,裂纹扩展速率随应力水平的增大而加快,同时初始裂纹长度越长,应力相同时,裂纹扩展速率提高。通过寿命预测模型,可计算出结构件的使用寿命。     

发动机燃油管断裂故障分析

某型发动机燃油管多次发生断裂故障,断裂部位在管接头端焊缝附近,采用断口分析、金相组织分析、管道强度计算、安装应力测量等方法,对燃油管断裂的原因进行了分析。结果表明,燃油管安装应力过大是引起断裂的主要原因。结合实际经验,加强装配过程控制,提高装配质量,可有效预防燃油管断裂故障。     

发动机燃油供油导管开裂分析

在进行地面检查时发现发动机燃油供油导管焊缝处开裂漏油,结合宏观观察、断口分析、化学分析、金相检查以及有限元模拟等,对其开裂原因进行分析。结果表明:未被卡箍有效固定的供油导管受较大振动载荷作用,在较粗糙的接嘴焊缝根部应力集中处萌生疲劳裂纹,进而疲劳扩展,与内表面烧穿区边缘的焊接微裂缝贯通,导致导管焊缝漏油。焊接时2次收弧的叠加导致导管局部焊穿,焊道表面状态恶化,且材料综合性能下降,促进导管发生疲劳开裂。通过调整导管与卡箍的配合方式、降低线能量等方法,可以有效控制此类故障的发生。     

加力外圈总管断裂故障分析

针对发动机加力外圈总管在使用过程中出现多起进油弯管四通座附近裂纹和断裂故障，通过对故障件宏观检查、金相分析、断口观察等理化分析，对材料、焊接质量、断裂特征等做出评估，结合加力外圈总管安装结构特点、发动机加力燃烧室工作特性，进行加力外圈总管断裂分析。结果表明:加力外圈总管安装结构刚性过强，交变温度应力是导致加力外圈总管断裂的主要原因；通过降低加力外圈总管最大应力部位的刚性，可使工作中的交变热应力有效降低。     

燃油测压导管断裂分析

燃油测压导管服役中发生断裂,造成燃油泵报警。对断裂导管进行断口形貌和痕迹分析,结果表明:导管属疲劳断裂,与受到较大弯曲振动应力有关;管身磨损痕迹和位置说明卡箍未有效固定导管,这是造成导管应力载荷较大的原因。后续调查显示技术管理存在不足,使得执行装配工艺更改不及时,以致卡箍未起作用。导管在装配时由工人自弯成形,测得导管端头直线段长度小于技术要求,这会增加导管装配应力,对导管断裂具有促进作用。     

斜直井钻机石油钻杆管具拾取机械手运动规划及动力学建模与仿真

目前,国内市场用于钻杆管具抬升的机械手产品较少,据此某公司根据市场需要自行设计了一款用于斜直井管具拾取的机械手。由于该机械手户外工况较复杂,确保其工作时的安全性则极为重要。现以该机械手为对象进行运动规划,并运用理论计算与虚拟建模仿真相结合的方法对其运动进行动力学分析。利用ADAMS模拟该机械手在8~11级风载和基座振动频率为50 Hz情况下结构的动态受力状况,并与无风载无基座振动情况下的结构受力进行对比,分析其结构是否满足户外阵风或基座振动工况下安全工作的要求。结果表明,该机械手结构设计和运动规划设计较为合理,并提出了进一步优化的可能性,同时数值仿真技术也大大降低了新产品的技术开发成本和开发周期。     

冷却水管破裂失效分析

某涡轮试验台调试冷却水系统时,发现外管线有一轴向裂纹.通过断口分析、金相检查、成分测试等试验,对水管破裂的原因进行了分析.结果表明,外管线破裂属于低应力腐蚀疲劳失效,管材存在带状分层夹杂物缺陷是造成破裂失效的内在因素,循环水质对管壁的腐蚀作用是促使冷却水管破裂失效的外部因素,某一水压下的压力脉动和振动加速了冷却水管的失效.     

加油吊舱转接件裂纹失效分析

飞机地面试验时发现加油吊舱转接件出现裂纹并漏油,该加油吊舱转接件为焊接组合件,裂纹出现在盖板的近R角处,盖板铸件材料为ZL116铝合金。通过采用外观观察、断口分析、金相组织分析、成分分析、力学性能测试等方法,对加油吊舱转接件裂纹产生原因进行分析,并进行人工断口的对比分析。结果表明:加油吊舱转接件开裂是由大应力和组织塑性差共同作用所致,大应力主要来源于结构应力集中、焊接内应力、焊接后校形应力、装配及试验应力等;提出铸件改为预拉伸板或增加焊道距R角的距离等改进措施。     

TC25钛合金四级压气机盘失效分析

某型涡扇发动机在进行压气机转子低循环性能考核试验过程中四级压气机盘破裂,在设计和制造质量复查未见异常的基础上,围绕材料性能、组织、化学成份和失效件断口展开分析,除因零件的最终热处理状态与该材料的标准热处理制度不同,导致失效件在室温及500℃的断裂强度略低于技术条件要求外,其余均未见异常。综合分析认为:在振动应力、离心力等复杂应力状态下,在相同圆周上同时形成多处疲劳源,并向着五级盘方向疲劳扩展,制件失效与以节圆振动为主节径振动为辅的复合振动有关。