焊趾TIG重熔对转向架用P355NL1钢对接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法对转向架用P355NL1钢对接接头的残余应力进行了测试。研究T IG重熔处理对单面焊双面成型和封底焊对接接头残余应力的影响。结果表明,TIG重熔处理对降低单面焊双面成型接头焊趾处纵向残余应力有显著影响,但会提高封底焊接头焊缝和焊趾的纵向残余应力。单面焊双面成型接头焊态横向残余应力值总体大于封底焊焊态接头横向残余应力。焊趾T IG重熔增加了单面焊双面成型对接接头焊趾区域横向压应力值,但对封底焊接头焊趾处横向残余应力没有影响。     

基于Battelle结构应力法的对接接头应力集中系数回归分析

以12 mm厚的S355J2W+N耐候钢板对接焊接接头为研究对象,进行不同应力水平下的疲劳试验,将试验结果与Battelle结构应力法的主S-N曲线进行对比,验证了Battelle结构应力法在预测焊接结构寿命方面的准确性;采用有限元方法,以焊缝宽度和焊缝余高为变量,探究几何尺寸变化对焊趾部位结构应力集中系数的影响规律,并通过回归分析得出该试验条件下焊趾处结构应力集中系数的经验方程;利用该方程可快速通过接头尺寸计算得出焊趾部位的结构应力,进而对接头疲劳寿命进行大致预测,可为同类对接接头疲劳试验提供参考。     

中国机械工程学会焊接学会第ⅩⅤ专业委员会1989年年会论文摘要(三)

通过弹塑性有限元程序计算了受单向静载拉伸的十字接头焊缝的应力应变状况,绘出了应力分布曲线和塑性应变曲线,以及应力集中点(焊根、焊趾)应力集中系数与载荷的关系曲线。对理想十字接头的计算表明:焊根、焊趾这些应力集中较大处,由于发生     

强度失配对接接头残余应力分布的有限元预测

针对高强钢的低匹配接头应用,采用有限元计算的方法,考察了匹配比、盖面焊道加宽对对接接头残余应力分布的影响.结果表明,强度匹配的影响虽仅限于包围焊缝的小区域,但该小区域包含了疲劳破坏的所有危险区域;随匹配比增加,焊趾横向残余应力降低,纵向残余应力增加;随焊道加宽低匹配对接接头的横向残余应力和纵向残余应力仅稍有增加,但峰值位置改变,普通低匹配对接接头横向残余应力峰值位于母材区,而焊道加宽的等承载设计对接接头横向残余应力峰值位于焊趾.     

铝合金T形接头三点弯曲疲劳试验及基于等效结构应力的寿命预测

以5A06铝合金T形接头为研究对象,进行了三点弯曲疲劳试验,并建立了相应的有限元模型,应用网格不敏感等效结构应力法,预测了该T形接头的疲劳寿命,并与试验结果进行了对比;针对裂纹扩展指数m的修正,重新计算了该铝合金T形接头的疲劳寿命。结果表明,5A06铝合金T形接头在承受弯曲疲劳载荷的作用下,焊趾处存在较大的应力集中,断裂位置均位于焊趾处;修正后,m=2.62,基于网格不敏感结构应力法预测的疲劳寿命具有一定的准确性。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

20061081 轿车车门铰链的焊接变形Ⅱ．凸焊焊后残余应力殛变形分析；20061082 船用大型焊接结构的焊接变形预测实例；20061083 镍合金板上堆焊焊道的纵向残余应力研究；20061084 焊接的钢构件在循环载荷作用下残余应力的消除过程；20061085 基于接头外表面应变获得的激光焊搭接接头的应力；20061086 高温台金焊接接头动态拉伸变形断裂行为；     

交变载荷对铝合金板表面残余应力的影响

采用铣削法在7075铝合金退火板表面引入初始残余应力,研究了交变载荷加载状态下表面残余应力的演变规律,并基于包辛格效应和塑性变形理论讨论了交变载荷加载状态时残余应力松弛机理.结果表明:交变载荷对铝合金板表面残余应力松弛的影响主要取决于加载应力与残余应力的矢量叠加;交变载荷对残余应力松弛主要在第一个作用周期;当加载周期增大到一定程度后,交变载荷比单向载荷对残余应力的松弛效果更好.     

基于不同应力法的焊接构架纵向角接头疲劳累积损伤评估

在焊接构架结构应力计算整体有限元模型基础上,通过考虑接头角焊缝和1 mm焊趾虚拟缺口半径,对转臂定位座板与箱形侧梁下盖板的组焊纵向角接头进行逐步细化,构建热点应力和有效缺口应力计算局部模型.在动态疲劳试验载荷等效的9级载荷谱作用下,分别基于名义、热点及有效缺口三种不同应力参量,结合ⅡW建议的疲劳设计S-N曲线进行累积损伤计算.结果表明,有效缺口应力的累积损伤远高于名义和热点应力,极有可能引起评估结果过于保守.为充分发挥有效缺口应力法的优势,需要以更加符合结构实际的缺口几何数据和强度数据作为支撑.     

T型焊接接头弯曲疲劳寿命预测方法

采用数值模拟方法对弯曲载荷下T型焊接接头疲劳裂纹由萌生至断裂过程进行研究,将焊接构件疲劳总寿命分为裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命,提出一种基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测方法。首先针对T型接头进行有限元建模,基于应变-寿命曲线与Neuber公式计算T型接头局部应变集中区域的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的初始裂纹设为半椭圆形表面裂纹;然后在T型接头中创建与实际裂纹相符的半椭圆形状裂纹,结合Dugdale模型和Westergaard应力函数,根据有限元分析结果迭代计算半椭圆裂纹尖端的真实应力强度因子,建立裂纹尖端应力强度因子随裂纹深度及附加应力变化的拟合公式;最后结合Pairs理论计算焊接构件裂纹扩展寿命,并与T型接头弯曲试验结果进行对比验证。结果表明:基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测值在试验结果的两倍误差带内,与试验结果具有较好的一致性;相同条件下,T型接头焊趾应力强度因子相比平面应变状态增加了25%; T型接头弯曲疲劳强度比拉伸疲劳强度高12%。     

X70管线钢厚板多层多道焊残余应力数值分析

基于逐层激活建模方式实现对多层多道焊接过程中焊缝金属填充的模拟，分别以半椭球体电弧热源模型和均匀柱体分布的熔滴热源模型为热源模型，建立了不等厚X70管线钢板多层多道焊接有限元计算模型，数值计算并分析了焊接过程中温度场和应力场演变、焊后残余应力状态。结果表明，经过多次焊接热循环后先形成的焊缝的应力状态与母材中焊接热影响区的应力状态接近；接头焊根处的残余应力要比盖面焊趾处的残余应力高，根焊两侧焊根的残余应力大小未受两侧板厚的差异影响，数值均达到468 MPa，焊缝焊趾与焊根处残余应力均低于母材屈服强度。计算结果与试验结果吻合良好，证明了模型的可靠性和准确性。     

低匹配对接接头应力集中系数计算及回归分析

针对高强钢低匹配的横向对接接头形状设计,以最大限度提高接头静载承载能力和疲劳强度为目标,采用有限元计算的方法,考察了焊缝余高、焊趾过渡圆弧半径、盖面焊道宽度、板厚等几何参数对焊趾和焊根处应力集中的影响,回归分析得出的焊趾和焊根处的应力集中系数的经验方程式,对高强钢低匹配对接接头设计具有指导意义.     

Influence of geometric parameters on stress concentration factors of undermatched butt joint with single V-groove under three-point bending load

In order to improve the bending load-carrying capacity (BLCC) of undermatched butt joint under three-point bending load, the influence of joint geometric parameters on stress concentration factors (SCF) at the weld bottom center and the weld toe of undermatched butt joint with single V-groove are studied respectively based on the finite element method in this paper. Results show that the reinforcement height and the cover pass width play decisive role in the BLCC for undermatched butt joint. BLCC of undermatched butt joint can be improved by choosing the appropriate joint geometric parameters.     

不锈钢振动时效过程的循环蠕变机理

采用疲劳试验机研究了不锈钢焊接试件在循环载荷下应力应变的变化规律。采用拉-压疲劳模拟实际焊接构件的振动时效过程。结果显示动态应变呈循环蠕变状态，蠕变的大小、速度与循环应力幅值有关。循环应力越大，最终蠕变也越大，应变达到稳定所需要的循环周次越多，应用X射线衍射法测量了不同循环载荷作用下，焊趾位置的纵向残余应力的变化，根据试验结果提出了振动时效过程的循环蠕变机理。     

低匹配对接接头形状参数对三点弯曲应力集中系数的影响

弹性阶段以提高低匹配接头弯曲承载能力为目标,基于有限单元法针对X形坡口低匹配对接接头三点弯曲形状设计,从材料力学方法角度出发,考察了双侧余高对称时低匹配对接接头的焊缝余高、盖面焊道宽度、焊趾过渡圆弧半径等形状参数对三个危险区弯曲应力集中系数的影响.结果表明,对母材与焊缝交界处突变区与焊缝底部中心区的影响规律为焊缝余高影响最大,盖面焊道宽度影响次之,焊趾圆弧半径影响最小;对焊趾部位影响规律为盖面焊道宽度的影响较大,焊趾圆弧半径和焊缝余高影响均较小.选择合适的形状参数可以提高低匹配接头弯曲承载能力.     

异质接头应力集中系数与坡口角度和材料差异度的关系方程

基于有限单元法针对异质对接接头设计,以提高接头疲劳承载能力以及更准确的预测异质接头疲劳失效位置为目标,考察了坡口角度和材料差异度对异质对接接头焊趾应力集中系数和焊根应力集中系数的影响,并给出了削平异质对接接头焊趾和焊根应力集中系数与坡口角度和材料差异度之间的关系方程.结果表明,随着坡口角度和材料差异度的增加,对接接头焊根应力集中系数增大,焊趾应力集中系数减小.应力集中系数关系方程与有限元结果吻合较好,相对误差在3%以内.     

20 g钢对接焊接接头循环应力-应变的特性

利用低周疲劳单试样步增量法,得到了20g钢的母材,焊缝和焊接接头试样的循环应力-应变曲线及相关低周疲劳性能参数;分析了焊接接头各区域组织对循环应力-应变行为的影响,说明了焊接接头组织不均匀性引起的力学性能不均匀性的存在及作用。试验表明,具有组织不均匀性和力学性能不均匀性的焊接接头试样与均质的母材或焊缝试样的循环应力-应变行为是不同的,在锅炉及压力容器疲劳设计中应考虑这些不均匀性对焊接结构疲劳性能的影响。     

T型焊接管节点应力集中系数数值分析

针对目前T型焊接管节点应力集中系数(stress concentration factor,SCF)计算方法的不足,提出一种新的SCF数值计算方法.借助于有限元软件ANSYS中子模型技术,同时采用实体单元和壳单元模拟管节点;根据规范建立焊接接头模型,考虑焊址打磨对应力集中的缓和作用,建立打磨圆角模型以真实反应焊缝附近的应力分布;利用路径映射技术分析应力沿支管轴向的变化规律,采用路径分析方法确定名义应力和热点应力,从而求得SCF.最后采用该方法对15个T型焊接管节点在轴向载荷、面内弯矩和面外弯矩作用下的SCF进行分析,研究了3种基本载荷作用下几何参数对SCF大小与沿焊址分布的影响规律.     

转向架用 SMA490BW 钢对接接头应力集中系数有限元分析

目的分析转向架用SMA490BW钢对接接头的应力集中系数,提高转向架焊接接头的超高周疲劳性能,保障高速列车的安全可靠运行。方法对转向架用SMA490BW钢对接接头的超高周疲劳试样进行有限元建模,应用有限元软件ABAQUS计算不同焊趾过渡圆弧半径、焊趾倾角下接头的应力集中系数,并通过Origin软件分析建立应力集中系数(Kt)与焊趾过渡圆弧半径(r)、焊趾倾角(θ)的关系。结果当r=0.2 mm,θ分别为10°,20°,30°,40°,50°,60°时,Kt分别为1.391,1.747,1.976,2.263,2.425,2.525;当θ=30°,r分别为0.2,0.5,1,1.5,2,2.5,3,4 mm时,Kt分别为1.976,1.763,1.535,1.419,1.345,1.306,1.257,1.201。结论应力集中在对接接头焊趾处较大,r和θ对Kt有显著影响。r相同时,Kt随θ的增大而增大;θ相同时,Kt随r的增大而减小。应力集中系数关系方程对于焊趾处应力集中的改善以及转向架对接接头的超声疲劳试样设计具有指导意义。     

随焊冲击碾压整形对低匹配等承载接头硬度与残余应力的影响

随焊冲击碾压整形(weld shaping with trailing impact rolling,WSTIR)是一种能够降低应力变形、提高承载能力的随焊整形新方法.分别对原始焊态的低匹配等承载接头与随焊冲击碾压整形的低匹配等承载接头进行了硬度试验和残余应力试验.结果表明,随焊整形等承载接头焊缝表面、焊趾处表面的硬度显著高于原始焊态等承载接头的硬度,说明随焊冲击碾压整形对接头承载的关键区域有加工硬化的效果;随焊整形低匹配等承载接头各点的纵向和横向残余应力明显低于原始焊态等承载接头相应位置的纵向和横向残余应力,甚至在随焊整形接头的焊缝中心以及焊趾附近纵向均出现了残余压应力,残余压应力的引入必然能显著地提高低匹配接头承载能力.     

超声冲击处理冷轧钢板缝焊接头的疲劳性能

用窄搭接电阻缝焊机对汽车用SPCC（冷轧低碳普通钢板）进行焊接,采用超声冲击仪对缝焊接头进行处理;通过拉压疲劳试验、X射线应力分析仪、OM、SEM对处理和未处理的缝焊接头疲劳性能和组织进行测试和观察分析对比.结果表明,未经超声冲击处理的缝焊接头经5×104次交变载荷作用即在焊趾区萌生裂纹,裂纹与载荷方向呈45°;经超声冲击处理过的缝焊接头经1.88×106次交变载荷作用未发生断裂;超声冲击处理使缝焊接头表层晶粒细化并形成塑性变形层,降低了其表面的微裂纹缺陷造成的应力集中,使表面残余拉应力变为了压应力,有利于改善缝焊接头的疲劳性能.