加载速率对焊接接头断裂行为的影响

在不同温度、不同加载速率下，对典型建筑结构用钢及其焊缝进行拉伸试验，测试其基本力学性能。采用能综合考虑加载速率及高加载速率下材料温度变化的R参量，确定本构关系。通过断裂力学试验，测试不同温度及加载速率下供试钢材及其焊接接头的断裂韧度值。随加载速率的增大，断裂韧度降低，但存在有较大的分散性。不同加载速率下裂纹尖端应力场数值分析结果表明，裂纹尖端最大主应力随加载速率的增大而升高。最后基于局部法，研究不同加载速率下母材及接头的断裂行为。局部断裂参量－－威布尔应力不受温度、加载速率的影响，可有效地描述材料的断裂行为。     

冷却环境对DH36钢摩擦叠焊接头连接质量的影响

为了确定摩擦叠焊方法在不同海域的应用条件,采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备,分别在水温2~3℃和水温18~20℃条件下,对DH36钢进行了水下摩擦叠焊工艺试验。试验结果表明,水温高(18~20℃)时的摩擦叠焊接头质量明显优于水温低(2~3℃)时的接头质量,接头拐角处的缺陷长度较小;水温低(2~3℃)时,焊缝中心组织主要为板条马氏体,局部区域有少量板条贝氏体组织,水温高(18~20℃)时,焊缝中心组织主要为板条贝氏体。     

拘束度耦合模型计算管道焊接残余应力

焊接残余应力是造成焊缝开裂失效的主要原因,因而精确描述应力对于管道安全输送极为重要,而外加拘束是影响焊接应力分布的众多因素之一。为此,应用ANSYS仿真软件,采用实体—壳单元耦合建模方法,建立了拘束度与焊接过程的温度场和应力场耦合仿真模型,研究了拘束对油气管道焊缝应力的影响。同时,还基于自建的1套自拘束焊接试验装置,实现了不同拘束状态下管道的焊接,并通过应变仪采集焊接过程中的应力应变数据,与模拟结果进行对比,进而证明了ANSYS 仿真耦合模型的有效性。结果表明：①对于两端约束的钢管焊接对接接头,随着管长增加,焊缝处的轴向应力减小,在距离焊缝230 mm处的轴向应力亦减小;②焊趾处的塑性应变亦减小,整体焊接结构的拘束度降低;③焊接的管道残余应力随着拘束度的上升而增大,拘束情况对焊接残余应力的影响明显;④拘束度最大的0.5 m×0.5 m管子,其焊接残余拉应力最大可达140 MPa,高残余拉应力会严重削弱管道的整体性能。进而提出建议：加强管道建设期间的焊接施工管理,避免产生管道焊接时的强拘束。     

沉积盆地地球动力学系统的研究─以辽西-辽北-松辽盆地南部为例

盆地形成和演化过程与地球深部动力系统的演化过程有密切关系。地球深部动力系统主要包括岩石圈、软流圈以及莫霍面。岩石圈的厚度、有效弹性厚度以及流变性决定了它对构造活动、热活动以及变形的响应,控制了拆离带的深度,影响了盆地的热结构,进而影响到盆地的结构类型。软流圈不仅对岩石圈底部产生熔蚀作用,使岩石圈变薄,而且还直接影响到岩石圈的热学性质。莫霍面是一个动态的界面,从大的方面看,反映了不同大地构造单元的地壳结构;从小的方面看,指示了盆地的形成模式。在中国东北地区,从早、中侏罗世到早白垩世早期形成众多的断陷盆地,早白垩世晚期于松辽地区形成大型坳陷盆地。这些盆地沿松辽盆地-辽北-辽西一线呈有规律的排列,其含油气性由西北向东南由断陷含气坳陷含油,过渡为含气断陷不含油坳陷,到最后断陷中不含油气。油气的这种分布规律表面上看与盆地类型有关,实际上是受盆地深部地球动力系统的控制。主要体现在:(1)松辽盆地岩石圈厚度约50～60km,平均比辽西地区薄25km;岩石圈厚度越大拆离带的深度就越大;折离带深度越大,岩石圈的强度越大。由此可见,松辽盆地的岩石圈强度明显低于辽西地区,因此更易发生挠曲变形而形成坳陷盆地。(2)由于盆地的基底存在较大的差异,松辽盆地与辽西地区的地热结构存在较大差异,松辽盆地地慢热流(Q_r)为58.1 mW/m²,且Q_r/Q_s=77%,辽西地区地慢热流仅为36.8 mW/m², Q_r/Q_s=59%;壳慢边界的温度也是松辽盆地(744.4℃)比辽西地区(644℃)高。这一地热结构是造成松辽盆地与辽西地区热沉降幅度存在差异的根本原因。     

超长筒形件旋压成形设备研制

目的 针对超长筒形件旋压成形的技术难题,研制了一种全新的多功能旋压成型设备。方法 该设备是由机械、液压、电气系统组成数控旋压设备,设备本体采用了卧式整体框架结构、纵向双丝杠驱动、双主轴箱、支撑装置等机构,为旋压加工超长筒形件提供了重要的手段。结果 超长筒形件旋压成形设备具有工件同步旋转、轴向牵引力、浮动芯模、在线检测等多种功能和技术。结论 能够有效地解决超长筒形件弯曲变形、扭转变形、刚度不足及超长芯模的制造难题,对提高此类零件的加工精度和质量具有重要意义。     

Nb合金化对电弧增材制造NiTi基形状记忆合金的影响

NiTi合金是一种应用广泛的形状记忆合金,其中Ti₄₇Ni₄₄Nb₉成分的合金是一种可靠的航空管接头材料. 采用双丝电弧增材制造(WAAM)的方法制备了Ni₅₂Ti₄₈合金,并以Nb元素进行了原位合金化得到了Ti₄₇Ni₄₄Nb₉合金,研究了其典型组织、压缩性能、相变温度与形状记忆效应,分析了Nb元素的添加对WAAM镍钛合金组织及性能的影响. 结果表明,加入Nb元素后,合金的组织除B2相晶粒外,还在晶界处有细小的β-Nb相析出,使得合金的压缩强度在横向与纵向上分别增加了7.9%与3.1%,形状记忆回复率则下降了4.0%,相变温度滞后从?6.4 ℃提升至40.9 ℃,使得该材料作为记忆合金管接头时更加利于储存与装配.     

T形接头承载角焊缝根部裂纹扩展角度

针对Q355B低合金钢T形接头承载角焊缝根部疲劳失效的扩展路径问题,提出了一种基于受力分析计算的等效应力强度因子法(KEQ法)预测根部裂纹的扩展角度. 经有限元模拟验证,其求解应力强度因子的最大误差小于5%. 与基于有限元分析计算的最大周向应力法(MCS法)和有效结构应力法(ETS法)相比较,并结合3种不同应力水平下弯曲疲劳试验结果发现,基于等效应力强度因子法、最大周向应力法与有效结构应力法求解的裂纹扩展角度分别为25.6°,25.9°和32.2°,相较于实际疲劳试验的根部裂纹扩展角度24°,误差分别为6.67%,7.92%和34.17%. 结果表明,基于KEQ法求解裂纹扩展角度准确度最高,更适于预测承受弯曲疲劳载荷下T形接头角焊缝根部裂纹的扩展角度.     

加载频率及焊接缺陷对5A06铝合金TIG焊接头超高周疲劳性能的影响

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统及常规疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能进行研究. 通过扫描电子显微镜对超声疲劳断口形貌进行观察. 结果表明,加载频率对5A06铝合金TIG焊接头的疲劳性能影响不大,超声疲劳试验结果可以用于表征其机械结构长期使用的安全性. 当焊接接头中气孔作为裂纹源时,不考虑气孔尺寸,气孔中心距表面的距离越近,疲劳寿命越低. 焊接过程导致的焊缝内的夹杂类型为氧化物,其密度较大,对疲劳性能产生影响.     

水下焊条电弧焊扩散氢含量及焊缝组织特征分析

对影响水下焊条电弧焊扩散氢含量的主要因素和焊缝组织进行分析研究.结果表明,电弧周围的水对焊缝增氢的贡献并不大,仅仅使扩散氢含量增加0.4%,扩散氢来源的主体是药皮中的结晶水和防水层材料所携带的H元素,分别使扩散氢含量增加12.1%和21.8%,工件表面的铁锈也是焊缝增氢的一个不容忽视的因素,会使扩散氢含量上升达28.2%.焊缝组织为少量的侧板条铁素体和贝氏体,热影响区(HAZ)则含有大量马氏体组织.其焊接接头的最高硬度一般都超过0.4 GPa,硬度峰值出现在熔合线附近,在焊缝热影响区内会形成典型的焊道下裂纹缺陷.     

Al_2O_3陶瓷与TiAl合金真空钎焊接头界面组织及性能

采用AgCuTi活性钎料实现了Al_2O_3陶瓷与TiAl合金的钎焊连接,研究了钎焊接头的界面结构及其形成机制,并且分析了不同钎焊参数对接头界面组织和接头力学性能的影响规律。结果表明:Al_2O_3陶瓷与TiAl合金钎焊接头的典型界面组织为:Al_2O_3/Ti_3(Cu,Al)_3O/Ag(s.s)+Cu(s.s)+AlCu_2Ti/AlCu_2Ti+AlCuTi/TiAl。钎焊过程中,TiAl基体向液态钎料中的溶解量决定了钎焊接头界面组织的形成及其演化。随着钎焊温度的升高和保温时间的延长,Al_2O_3陶瓷侧的Ti_3(Cu,Al)_3O反应层增厚,钎缝中弥散分布的团块状AlCu_2Ti化合物逐渐聚集长大。陶瓷侧界面反应层的厚度和钎缝中AlCu_2Ti化合物的形态及分布共同决定着接头的抗剪强度。当钎焊温度为880℃,保温10 min时,接头的抗剪强度最大,达到94 MPa,此时接头的断裂形式呈现沿Al_2O_3陶瓷基体和界面反应层的复合断裂模式。