热轧带肋钢筋焊接热损失仿真研究

为研究热轧带肋钢筋焊接热损失,以HRB400热轧带肋钢筋为主材料,对其焊接,恒温加载测试其物理性能,用Ansys有限元软件模拟热损失。结果表明：焊后试样在900℃时,断后伸长率和断面收缩率分别约为58%和56%,下屈服强度和抗拉强度分别约为40、60 MPa;室温时应力、应变的最大值分别为535.5 MPa和1.844×10^-2,900℃时距表面10 mm的截面中心的应力为150.6 MPa,与175.6 MPa的表面应力差距较大;不同温度,试件残余应力不同,温度越高,残余应力越低,热损失越小。     

20MnSi热轧带肋钢筋强度偏低原因分析

某公司生产的一批400HRB热轧带肋钢筋在进行出厂检验时发现屈服强度达不到要求。通过对钢筋成分、力学性能、金相组织和生产工艺等分析。结果表明,组织中晶粒粗大是导致钢筋屈服强度降低的主要原因,而轧制温度过高是引起晶粒粗大的的直接原因。从而提出控制轧制温度及采用V、Ti、Nb微合金化等方法来细化晶粒,改善钢筋的综合性能的建议。     

基于应变分布的建筑焊接钢筋断裂参量统计

为确定钢筋焊接接头断裂参量,提高焊接质量,提出基于应变分布的断裂参量统计方法。对焊接接头设计应变分布—损伤耦合有限元,开发弹塑性损伤有限元程序UMAT,计算接头断裂参量的统计分析,对裂纹在焊缝、熔合线、热影响区计算J积分参量及COD断裂参量。结果表明:在热影响区中,接头裂纹J积分值为8 N/m,与其焊材为5 N/m、母材为4 N/m的计算结果差别较大,说明裂纹在热影响区更易断裂。随载荷提高,裂纹COD值按母材、熔合材料和焊接接头的顺序依次增加,焊接接头COD值与熔合材料更接近。计算得出的焊接接头J积分参量及COD断裂参量接近工程测算值,说明统计计算准确。     

钢轨焊缝断裂失效分析

对钢轨闪光焊缝脆断做了失效分析。结果表明,造成钢轨脆断是由于轨底焊缝边角含有低倍超标露头凹坑缺陷,在车轮碾压应力作用下引起应力集中而发生裂纹,并由于断面上有灰斑缺陷又降低了焊缝塑性,导致钢轨脆断。文中提出了消除焊接缺陷的有效措施并获得了验证。     

某型飞机卡箍断裂失效分析

某型飞机氧气瓶固定卡箍的断裂是一种多发故障。通过断口金相观察、断面成分分析发现卡箍断裂属于腐蚀疲劳断裂;疲劳源在卡箍表面焊缝加强高与热影响区交界处。在分析焊接质量时,金相检查发现卡箍焊缝加强高与热影响区的交界处存在焊接小裂口。焊接质量差是卡箍焊缝处产生腐蚀疲劳的原因,焊接缺陷对疲劳裂纹的萌生也起了一定的促进作用。最后,给出改善焊接质量的有效措施。     

基于应力三轴性的焊接接头断裂参量工程估算

结合均匀材料裂纹结构应力场解的研究成果,讨论了平面应变状态下,焊接接头裂端应力场的J-Q双参数描述方法。考虑到焊接接头力学不均匀性对J积分和三轴性应力因子Q的影响,利用有限元数值解对J积分和Q因子的分布规律进行了研究,结合工程实际,进一步通过曲线拟合得到了焊接接头裂端应力场的工程估算公式,并对估算公式的有效性进行了验证。     

活塞杆断裂失效分析

活塞杆是液压机械装置的重要零件之一,在装配配重时发生变形和焊接根部断裂。采用金相宏观微观、化学成分、力学性能等方法,对活塞杆的断裂进行分析。结果表明焊接缺陷和材料强度没有达到国家标准所规定的要求,是造成断裂的主要原因。     

发动机液氧冷却导管断裂失效分析

发动机连续地面长程试车过程中,1根Ф11mm×1.5mm的液氧冷却导管断裂,断口位于焊缝热影响区,焊缝断口形貌显示为疲劳断裂。通过晶相分析、动力学仿真、疲劳试验和微观形貌分析,断裂主要原因为导管焊缝背面余高呈现较大散差、焊缝热影响区应力集中,导致寿命裕度降低、在发动机长时间工作条件下疲劳开裂。通过控制焊接余高和改为自动焊接工艺,可提高导管疲劳寿命。导管疲劳试验和地面试车验证了改进方法的有效性。     

卧式刮刀离心机主轴疲劳断裂失效分析

采用光学金相和电子探针等分析手段，对卧式刮刀离心机主轴的疲劳断裂进行了分析。结果表明，由于轴上加工环槽根部应力集中，造成此处形成裂纹源，最终导致主轴产生疲劳断裂，造成报废。并提出了改进的措施。     

某轻型车辆液力减震器活塞杆断裂失效分析

对发生断裂失效的某型轻型车辆液力减震器活塞杆进行断口失效分析。为查找失效原因对活塞杆根部的加工状态进行分析,同时对活塞杆根部有无过渡圆角的两种情况进行有限元应力分析。结果表明,活塞杆的断裂属于高周疲劳断裂,引起早期疲劳断裂失效的主要原因是因为活塞杆根部过渡截面未加工过渡圆角所造成的。与未加工过渡圆角时相比,加工有R5的过渡圆时可以使活塞杆根部的最大轴向应力下降36%。     

左转向节臂断裂失效分析

某厂生产的汽车零件左转向节臂所用材料为40Cr,最终的热处理状态为调质处理状态。该零件在使用过程中发生早期断裂失效,采用金相分析的方法对断裂原因进行分析。分析结果表明,该材料表面存在氧化皮等锻造缺陷,且调质处理后的材料的显微组织不满足技术条件,从而造成该零件在使用过程中发生早期断裂,造成失效。     

高层建筑钢结构梁柱焊接节点断裂分析

为防止高层建筑钢结构梁柱焊接节点断裂,保证高层建筑的安全,分析其断裂性能。设计狗骨型节点与标准型节点两种钢结构梁柱试件,用三维有限元法对梁柱试件建模,通过J积分算法计算其在不同位移的J积分值,对比标准型节点与含有裂纹的狗骨型节点在不同位移的J积分、刚度及极限载荷。结果表明：当位移为24 mm时,狗骨型钢结构梁柱焊接节点的J积分为80.650 7,低于标准型梁柱焊接节点的J积分;裂纹深度为7 mm的狗骨型钢结构梁柱焊接节点的刚度最高,为6 MN/m,正、反向极限载荷分别为247、253 kN,比标准型节点梁柱试件更高。因此,狗骨型梁柱焊接节点的力学性能更好,可更好满足高层建筑需要。     

胶接点焊接头断裂失效过程的仿真分析

建立点焊接头拉剪过程的GTN模型,以及胶焊接头拉剪过程的GTN/内聚力仿真模型,分析两种接头的断裂失效特性;开展胶接点焊工艺和单向拉伸试验。结果表明:点焊接头峰值载荷为14.348 75 kN,胶接点焊接头峰值载荷为17.689 35 kN,仿真与拉剪试验的载荷-位移曲线吻合度较高,验证了仿真模型的可靠性;胶焊接头在拉伸初期胶层和焊点共同承载,随后搭接区边缘的胶层先断裂失效,胶层应力峰值向焊核中心扩展,待胶层完全失效后,外载荷仅由焊核承担;随着位移增大,焊核与基板交界应力集中处的孔洞汇聚成裂纹,并沿周向扩展,最终发生焊核拔出失效。     

GH3039脉冲激光焊接头组织性能研究

采用脉冲激光焊接工艺对GH3039镍基高温合金进行实验研究。焊接工艺参数选择适当时,可以获得较好的焊接接头。试验接头参数为:工作电流240 A,脉宽6 ms,频率14 Hz,焊接速度105 mm/min,离焦量3 mm,气流量3 L/min。通过硬度测定,金相观察,拉伸试验对焊缝组织和形貌进行观察和分析。结果表明,焊缝组织主要为奥氏体基体,中心区域为细小的等轴晶,边缘为柱状晶,焊缝中心的硬度高于母材硬度,焊缝组织中的层状形貌是由脉冲激光间断作用形成。     

钪锆微合金化焊丝焊接头的组织与性能

用ER5356铝镁合金焊丝和用钪和锆复合微合金化的铝镁合金焊丝对7A52铝合金板材进行手工钨电极惰性气体保护焊,随后对焊接接头的显微组织和力学性能进行了研究。结果表明,7A52铝合金焊接接头的力学性能低于基板的性能,焊缝区和热影响区是焊接接头上两个最薄弱的区域。用钪和锆复合微合金化的铝镁基合金焊丝与ER5356铝镁合金焊丝比较焊接,板材焊接接头的屈服强度和延伸率分别提高了24%和37%,分析认为其强化和韧化的机制主要是含钪和锆的化合物粒子的晶粒细化作用及其弥散强化作用。     

7075铝合金搅拌摩擦焊接接头的组织和力学性能

对厚度为12 mm的7075铝合金进行搅拌摩擦焊,用拉伸试验机、光学显微镜、扫描电子显微镜对焊接接头抗拉强度、表面形貌、显微组织和断口形貌进行测试和分析.结果表明:转速较小时,接头外观成型良好,飞边少;转速较大时,接头表面成型变差,飞边增多,接头的鱼鳞纹上产生毛刺;随转速增加,焊核区晶粒和热机影响区晶粒变大;当转速为300 r/min时,晶粒最细小,接头抗拉强度和伸长率最高,分别为382.7 MPa和4.1％,接头的断裂形式为脆性断裂为主的韧-脆混合断裂.     

碟簧断裂分析

用于重型车辆减震系统的蝶形弹簧在生产制造阶段测力试验环节中发生断裂。对断裂碟簧和母材原材料进行化学成分、非金属夹杂物、晶粒度、石墨碳、表面脱碳层检测,对裂纹微观形态进行光学显微观察,对断口SEM形貌及能谱成分进行分析。根据观察和检测结果,确定碟簧磷化处理时发生应力腐蚀开裂是导致测力试验沿着已有的微裂纹迅速断裂的直接原因,并对应力腐蚀裂纹生成机理和形成条件进行阐述与分析,指出碟簧硅元素偏低、磷含量和钢中非金属夹杂物超标是促进和加速应力腐蚀裂纹萌生的原因。提出严格选用合格的原材料、调整磷化液成分、适当降低酸度值等改进措施。     

拉伸速度对于不同方向Arplas焊件破坏的影响

利用Material Test System 810(MTS)万能材料试验机和HTM5020(Zwick)高速拉伸试验机进行Arplas焊接的拉剪型试件拉伸试验,分析不同焊点与轴线方向夹角(焊接方向)的焊接试件承载力对加载速率的依赖性,以及母材厚度对焊点失效的影响。结果表明:焊接试件承载力随拉伸速度的增加而增加,相同拉伸速度下,焊接方向为45°的焊接试件承载力略高于0°和90°方向;焊点破坏主要呈拔出失效模式,焊核在拔出同时较薄的母材上产生撕裂区。基于焊点失效模式及相关力学知识,建立失效理论模型并与试验结果进行对比。