T23水冷壁焊接接头失效分析

超超临界塔式锅炉T23水冷壁运行一段时间后,多处焊缝出现不同程度的泄漏,严重影响机组的安全性。断口分析发现轴向拉应力产生的环向裂纹在热疲劳作用下导致了接头泄漏。通过有限元分析软件ABaqus模拟了T23水冷壁管的焊接过程,获得焊接残余应力分布场,在此基础上研究了强制对口产生的装配应力对T23水冷壁管焊接接头应力场的影响,发现强制对口严重影响焊接接头处的应力,极易造成T23水冷壁焊接接头的失效泄漏。从许用应力角度给出了强制对口所能承受的最大弯矩,为存在错边问题的T23水冷壁焊接施工规范提供了参考依据。最后对水冷壁温度波动产生的热疲劳行为进行了分析,结果表明热疲劳是环向裂纹扩展的关键因素。     

激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头疲劳性能的影响

对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头进行激光冲击强化,对比强化前后焊接接头的疲劳寿命,在光学显微镜和扫描电镜下观察断口疲劳断裂特征,并从焊接接头的显微硬度、微观组织、残余应力分布等方面综合分析激光冲击强化对TC4钛合金单面修饰激光焊接接头的强化机理。试验结果表明：未强化和强化试样均在焊缝咬边处萌生疲劳裂纹,强化试样疲劳寿命是未强化试样疲劳寿命的3.77~9.15倍,强化试样焊缝咬边处马氏体细化,显微硬度提高,焊缝表面呈残余压应力分布,焊缝咬边处残余压应力达-564.37±9.85MPa。晶粒细化和高幅值残余压应力综合作用下抑制了焊缝咬边处疲劳裂纹的萌生,且增大了裂纹扩展阻力,从而提高了焊接接头疲劳性能。     

2195铝锂合金火箭贮箱焊接接头强度分析

为确定火箭贮箱搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头疲劳寿命,完成对贮箱结构的疲劳分析,对2195铝锂合金母材标准试件与搅拌摩擦焊焊接接头标准试验件进行静力试验与常幅疲劳试验,得出母材与FSW焊接接头的拉伸强度等力学性能参数,同时绘制其S-N曲线。在试验数据基础上,应用ABAQUS软件对贮箱进行静力分析,联合NCODE软件估算贮箱模型在给定工况载荷下的疲劳寿命。结果表明：应力最严重位置为筒段焊缝处,最先破坏位置发生在筒段横竖焊缝交接处。在疲劳寿命分析的基础上应用ABAQUS-FRANC3D软件联合仿真,在焊缝破坏位置处插入角裂纹,模拟三维裂纹扩展,当裂纹扩展为穿透裂纹时,计算终止。计算了三维表面裂纹的应力强度因子和裂纹扩展寿命,为贮箱损伤容限提供了评估思路。     

构架管接头焊缝参数对疲劳缺口应力的影响

为了克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,采用局部缺口应力法,分析了焊缝各局部参数对疲劳应力的影响程度;目的是在不改变整体结构参数的前提下,通过优化焊缝设计参数,实现焊接结构疲劳强度的提高。文章以某动车焊接构架为研究对象,建立了横梁管焊接接头的多尺度模型。以参数化的1mm虚拟缺口模型分析了各焊缝参数变化以及砂轮打磨半径对于缺口应力集中系数的影响规律,结果表明焊趾角度的影响较焊喉深度更为显著,而砂轮磨削的最佳半径为6mm。以构架整体模型分析了焊接接头在各疲劳工况下的实际受力情况,联合各向缺口应力集中系数并采用形状改变能密度准则计算了管接头焊趾处的多轴等效缺口应力。通过与原焊缝设计参数相比较,减小15°的焊趾角度能够降低10%的疲劳缺口应力,6mm的磨削半径则能够降低超过20%的疲劳缺口应力。     

HG80钢及其焊接接头的疲劳裂纹扩展

为适应大型工程机械焊接用钢需要，对低合金高强度钢HG80及其焊接接头的疲劳裂纹扩展速率进行了研究。结果表明，疲劳裂纹扩展速率对钢板的轧制方向不敏感，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率明显低于基材。在排除焊接残余应力导致的裂纹闭合效应后，焊缝及热影响区疲劳裂纹扩展速率与基材相当。     

下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头性能的影响

在不同下压量(0.3,0.7,1.0 mm)下对7N01铝合金进行搅拌摩擦焊，研究了下压量对接头截面形貌、拉伸性能、抗撕裂性能及疲劳性能的影响。结果表明：下压量对7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的拉伸性能影响不大；当下压量为0.7,1.0 mm时，接头的启裂能、裂纹扩展能及撕裂强度均相近，但当下压量为0.3 mm时，接头焊缝区域的启裂能、裂纹扩展能及撕裂强度均显著降低；随着下压量的增加，焊接接头疲劳强度增大；当下压量为1.0 mm时焊接接头的疲劳性能及抗裂纹扩展性能最优。     

高强韧中锰钢CO2气体保护焊接头的疲劳性能

采用CO₂气体保护焊对30 mm厚高强韧中锰钢板进行对焊试验,通过圆棒拉压疲劳试验获得中锰钢焊接接头的应力幅-寿命曲线,测定了其高周疲劳极限并观察其断口形貌。结果表明：在应力比为-1、循环次数为10⁷周次条件下,中锰钢焊接接头的高周疲劳极限为353 MPa;当中锰钢焊接接头焊缝中存在明显的焊接缺陷时,疲劳裂纹萌生于微观缺陷处,而当焊缝中无焊接缺陷时,疲劳裂纹萌生于试样表面熔合线位置,疲劳裂纹扩展区表面粗糙,存在着明显的二次裂纹,瞬断区表面存在大量均匀细小的韧窝。     

980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展

对980钢焊接接头在谱载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为进行了初步研究，用980钢焊接接头掉成两种标准CT试件，裂纹分别开在焊缝金属上和焊趾处平行于焊缝方向，在两种谱载荷下进行了疲劳裂纹扩展试验，采用Wheeler模型进行谱载荷作用下裂纹扩展分析。得到焊缝金属的载荷延滞效应明显，而焊趾处金属的载荷延滞效应不明显的初步结论。     

汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、 光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、 断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷.由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效.结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火...     

结构钢焊接接头的疲劳裂纹扩展宏观特性

对两种焊接匹配的Ｑ２３５Ａ结构钢焊接接头的疲劳裂纹扩展性能进行了实验研究。结果表明，在循环应力比Ｒ＝０．２的实验条件下，高强度焊缝金属的抗疲劳裂纹扩展能力较好；仍可用Ｐａｒｉｓ公式来描述焊缝金属的亚临界疲劳裂纹扩展过程。分析了显微组织对疲劳裂纹扩展性能的影响。     

汽车扭力梁加强板焊缝裂纹原因分析

汽车后扭力梁在四立柱耐久试验进行到规定里程近90%时,发现两处加强板和扭梁焊缝末端有明显裂纹。为找出裂纹产生原因,对两裂纹处进行了断口分析、化学成分分析和显微组织分析,并对该结构进行了仿真模拟受力分析。测试结果表明:一处裂纹起源于加强板和焊缝的未焊合处,另一处起源于加强板和焊缝的热影响区,焊缝裂纹的扩展属低应力疲劳扩展。扭力梁和加强板及焊缝的成分、显微组织、焊缝力学性能分析均满足设计要求;仿真分析表明,焊缝末端集中受力远低于屈服强度,存在未焊合缺陷并且服役应力小的区域先于其他服役受力大的区域先开裂。焊缝裂纹的根本原因是存在未焊合焊接缺陷,及焊接过程中的残余应力作用。     

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。     

某辅助动力装置燃油总管裂纹故障分析

某型辅助动力装置燃油总管采用聚四氟乙烯软管,在外场发生裂纹故障,裂纹部位在金属管接头与聚四氟乙烯内管的接触处。采用断口分析并利用ANSYS进行管路装配应力仿真计算对燃油总管裂纹故障进行了分析。结果表明,燃油总管装配应力较大是引起疲劳裂纹的主要原因。基于应变能最小原理,提出了一种管路装配的改进措施,可有效减少管路在装配时的应力集中。     

飞机液压导管裂纹分析与改进措施

飞机液压导管出现裂纹，带来漏油风险，影响飞机飞行安全。对导管的损伤痕迹、断口形貌、光谱、金相组织等开展分析，发现导管的疲劳开裂与承受较大应力有关，表面磨损促进了疲劳裂纹的萌生。利用有限元方法开展安装应力、动强度和振动模态的数值计算，在发动机特定转速下振动量值和导管应力突增，表现出共振特性，诱发导管与平管嘴相磨形成疲劳源，造成导管疲劳破坏。提出了增加固定管夹的改进措施，实验验证导管应力水平明显下降，保证了飞机的使用安全。     

焊接接头中不均匀性因素与裂端拘束强度

采用有限元方法研究了平面应变条件下焊接接头中不均匀性因素对裂端拘束强度－应力三轴性的影响。结果表明焊接接头裂端应力三轴性焊缝和母材匹配性质及裂纹几何不同而变化。与均匀材料相比，高匹配接头裂端应力三轴性降低，低匹配接头裂端应力三轴性升高。裂纹变浅后，应力三轴性降低，屈服强度匹配的影响也更为显著。焊缝宽度变化时，裂端应力三轴性也有改变。这些对了解不同接头断裂行为，以改进焊接结构设计具有重要意义。     

十字横向承载焊接接头疲劳裂纹扩展寿命估算

利用一种新的计算模型，用有限元法计算了十字焊接接头疲劳裂纹尖端的应力强度因子值，并拟合了裂纹在焊根和焊趾处扩展的应力强度因子表达式。据此利用Ｆｏｒｍａｎ疲劳模型，考虑显微金相组织的影响，估算了裂纹扩展寿命，与实验值比较，结果合理。     

补焊对5A06铝合金焊接接头力学性能的影响

以5A06铝合金焊接模拟件的一次焊接接头和二次焊接(补焊)接头为研究对象,通过拉伸试验、疲劳试验,以及对疲劳断口形貌观察,研究了补焊对该焊接接头力学性能的影响。结果表明:补焊会造成焊接接头力学性能的下降,其中静强度和中值疲劳强度下降明显;焊缝是接头拉伸强度与疲劳性能的薄弱部位,补焊会造成焊缝附近金属晶粒粗大。     

力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头J积分的影响

采用 MARC有限元程序提供的 Delorenzi虚拟裂纹扩展方法计算了平面应力条件下不同强度匹配的焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头在不同载荷的广义 J积分。计算结果表明 :力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头的 J积分有重要影响 ,低匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值高于积分路径在焊缝内的 J积分值 ,高匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值低于积分路径在焊缝内的 J积分值 ;载荷越大 ,焊缝与母材的强度差别越大 ;积分路径中包含的焊缝与母材界面长度越大 ,J积分的差值越大。力学不均匀性对焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头 J积分的影响是由焊缝与母材的强度差别及积分路径中包含的焊缝与母材界面长度的不同造成的     

SPV490Q钢焊接接头在不同浓度硫化氢溶液中的应力腐蚀开裂行为

对SPV490Q钢焊接接头的楔形张开加载(WOL)预裂纹试样在不同浓度硫化氢溶液中进行了应力腐蚀试验,测定了焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC和应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt。结果表明:随着H2S浓度的升高,SPV490Q钢焊缝的应力腐蚀临界应力强度因子KISCC下降,应力腐蚀裂纹扩展速率da/dt增大,焊接接头的应力腐蚀抗力降低。     

核电汽轮机转子焊缝金属原奥氏体尺寸对疲劳裂纹稳定扩展区和近门槛区临界点的影响规律研究

研究了25Cr2Ni2MoV核电汽轮机低压焊接转子模拟件埋弧焊焊缝金属疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅关系曲线,发现了不同试样疲劳裂纹稳定扩展区和近门槛区临界点对应的应力强度因子幅不同的现象。使用逆推法在金相中确定了临界点位置,并进一步研究了临界点处的原奥氏体晶粒尺寸,发现其与裂纹尖端单向塑性区最大尺寸有较好的对应关系。而模拟件多层多道焊焊缝金属组织不均匀性带来的临界点位置的差异是造成门槛值测试结果分散的重要原因之一。