含半椭圆表面裂纹焊接接头断裂参量的试验研究

本文研究了半椭圆形表面裂纹最深点三维J积分的直接测试技术,并在此基础上,通过对高匹配焊接接头表面裂纹试样断裂力学参量J积分的试验测试,探讨了接头强度匹配对焊接表面裂纹扩展驱动力的影响。试验表明本文所采用的手段对于焊接表面裂纹断裂参量的测试是适用的,且结果也充分反映出焊接接头的力学性能不均匀性的影响作用。     

焊管焊接接头拉伸试验相关标准的讨论

焊管常用标准对焊缝接头拉伸试样是否去除焊缝余高要求不一。本文从焊接接头拉伸的实际意义出发,探讨了是否去除焊缝余高及断裂位置对试验结果的影响。不去除焊缝余高的情况,更偏重于焊缝结构的整体强度,而不是严格意义上的焊接接头的抗拉强度。为避免分歧及便于对比,西气东输二线管道工程技术条件中统一规定了焊接接头拉伸试验必须去除焊缝余高,且报告断裂位置。     

1Cr0.5Mo钢焊接接头蠕变裂纹扩展速率的评定

在５３８℃温度下用ＣＴ试样对１Ｃｒ０．５Ｍｏ钢焊接接头进行蠕变裂纹扩展试验，得出焊接接头熔合线附近母材一侧的性能薄弱区ｄａ／ｄｔ＝０．０１４０５４（Ｃ．（ｔ）＾０．８８４９的规律，服役２６年的发电厂主蒸汽管道重新焊接制成的ＳＮＳ接头，其ｄａ／ｄｔ～Ｃ（ｔ）的数据基本上落在同类新材料的ＮＮＮ接头的数据分散带附近，由此可以证实，焊接接头一旦出现较为严重的损伤，它以采用剔除接头及其附近材料的方法进行重新     

6061-T6 铝合金激光焊接接头腐蚀疲劳裂纹扩展

目的研究6061-T6铝合金激光焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展特性,并分析裂纹扩展的影响因素。方法利用光纤激光器,焊接尺寸为150 mm×100 mm×4 mm(焊接方向、横向、熔深方向)的6061-T6铝合金,采用SE(B)三点弯曲疲劳裂纹扩展试验并利用连续降K法,分别在空气和人工海水中进行疲劳裂纹扩展试验,通过使用金相显微镜(OE)和扫描电子显微镜(SEM),对金相结构进行观测分析。结果同样工艺参数的焊接接头,在海水中疲劳裂纹门槛值(4.063 016 MPa·m~(0.5))大于空气中的门槛值(3.479 166 MPa·m~(0.5));在疲劳裂纹扩展中速区(da/dN10~(-5) mm/cycle)时,海水焊接接头疲劳裂纹扩展速率大于空气中的,低速区(da/d N10~(-5) mm/cycle)则小于在空气中的。结论成形良好的焊缝、晶粒细小的焊缝组织有助于接头疲劳裂纹扩展性能的提高;中速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏大,主要是由腐蚀条件下焊缝裂纹尖端阳极溶解和交变载荷共同作用导致;低速区,海水中疲劳裂纹扩展速率偏小,主要原因是腐蚀产物堆积于疲劳裂纹扩展尖端,产生较强裂纹闭合效应。     

硬夹层含垂直裂纹焊接接头弹塑性断裂行为的研究

本文将高匹配焊缝或热影响区淬硬层含横向裂纹的焊接接头简化为硬夹层含垂直裂纹的力学性能不均匀体摸型。采用实验和弹塑性有限元方法,研究了力学性能不均匀性对接头断裂韧性CMOD和断裂参量 CMOD 的影响规律,以及对两者影响的“同步性”问题。同时,在试验中采用密栅云纹方法,直观显示了裂纹面附近位移场的分布。     

疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系,测得疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。实验结果表明,疲劳裂纹在异种钢焊接接头熔合区中扩展的路径,是接头中韧性最低的热影响区过热区,裂纹在铁素体材料侧,跟随熔合线并平行于熔合线5～25μm扩展,而马氏体层对疲劳裂纹有较大的抗力,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢接头的扩展速率为：da/dN=7.07×10-13(△K)3.863。     

焊接接头应力强度因子计算公式的改进

针对焊接接头的半椭圆表面裂纹的应力强度因子SIF 的计算公式, 该文介绍了目前常用的Newman-Raju-Maddox 模型和Yamada-Hirt-Albert模型以及两种模型的异同性。经过分析, 发现Yamada-Hirt-Albert模型存在不足, 其SIF 公式难以合理地计算均匀受拉状态下的SIF 值。在对现有文献中研究数据的分析基础上, 改进了Yamada-Hirt-Albert 模型, 提出了新的SIF 计算公式。经与Benchmark 数据以及其他国外试验结果的比较, 验证了该文所提出的SIF 改进公式具有更好的可靠性。     

用预热方法防止低合金高强度钢焊接接头冷裂纹的研究

本文从预热的作用,预热温度的判定及预热方法等方面论述了用预热的工艺措施是防止低合金高强度钢焊接接头冷裂纹的有效方法之一。并通过对碳当量计算、最高硬度及可焊性试验等详细介绍了预热的作用、选择预热温度的依据以及判定预热温度的方法。     

T型焊接接头损伤判据的修正CEGB法

本文提出了一个控制焊接结构宏观裂纹形成的损伤判据，用ＡＢＡＱＵＳ对Ｔ型焊接接头作了非线性有限元分析，数值结果表明损伤判据能很好预测Ｔ型焊接接头的宏观裂纹的形成，通过有限元计算分析了含裂纹的Ｔ型接头双评定参数的裂纺驱动力和破坏荷载，进行了含裂纹的Ｔ型接头在拉伸和弯曲组合载荷作用下的试验，将评定曲线和数值及试验结果作了比较，结果表明，修正的ＣＥＧＢ方法适用于含缺陷的焊接了Ｔ型接头的安全评定。     

混合型球罐Y型接头手工电弧焊焊接工艺

文章详细讨论了混合型球罐Y型接头的特点 ,采用手工电弧焊的焊接工艺及提高焊接质量的措施 ,并对已竣工球罐Y型接头的焊接质量进行了分析。     

管节点表面裂纹疲劳扩展的数值模拟

本文采用线弹簧单元与ＡＤＩＮＡ程序结合计算了表面裂纹在交变载荷作用下的应力强度因子，首次提出了预埋线弹簧单元法模拟表面裂纹疲劳扩展，并发展了相应的技术和软件。     

纵肋与横隔板交叉构造细节穿透型疲劳裂纹扩展特性及其加固方法研究

纵肋与横隔板交叉构造细节是正交异性钢桥面板最易发生疲劳开裂的构造细节,通过建立有限元数值模型,采用断裂力学方法,研究栓接角钢加固方式对该处疲劳易损细节穿透型裂纹的加固效果。基于疲劳试验足尺节段模型相对应有限元模型,建立了纵肋与横隔板焊接处穿透型疲劳裂纹模型,针对栓接角钢和纵肋外侧栓接钢板两种加固技术的加固效果进行评估。研究结果表明：钢桥面板纵肋与横隔板交叉构造细节的疲劳裂纹扩展至一定长度后将发展成穿透型裂纹,裂纹面受力复杂,纵肋腹板内外侧疲劳裂纹扩展特性表现的不一样,但是随着裂纹扩展的逐步进行,裂纹尖端的开裂模式均以复合型开裂为主;栓接角钢加固方式主要抑制纵肋与横隔板交叉构造细节易损部位疲劳裂纹的I型开裂,因此能很好地抑制短裂纹的扩展,但对于该细节处以复合形式扩展的穿透型疲劳裂纹的加固效果并不显著;在纵肋外侧栓接半U形钢板的加固方法能有效改善穿透型疲劳裂纹的等效应力强度因子,并且加固之后均保持在裂纹扩展阈值以下,表明该加固方式对穿透型疲劳裂纹有良好加固效果。     

压平缝焊工艺对IF钢焊接接头抗拉强度的影响

研究了焊轮压力和焊接电流对无间隙原子钢压平缝焊接头抗拉强度的影响。结果发现：对于１．５ｍｍ厚的ＩＦ钢，选取７．５ｋＮ焊轮压力和１８５００Ａ焊接电流时，焊接接头的性能较好；当焊接电流偏低或偏高时，适当增加焊轮压力可以提高接头的性能。     

CYCLIC CRACK RESISTANCE OF WELDED JOINTS WITH NON-UNIFORM FIELDS OF RESIDUAL WELDING STRESSES

Abstract— The use of linear elastic fracture mechanics to describe the kinetics of fatigue fracture of welded joints with high welding residual stresses (WRS) is experimentally evaluated in this paper. A correction analysis is used to show that the crack propagation rate of cracks in joints, as a function of the applied stress intensity factor, is linear on a log-log scale in the Paris regime when non-uniform fields of WRS are superimposed on the applied cyclic loading. It is shown that crack growth rates in joints with high WRS do not depend on the characteristics of the loading cycle. The parameters of the Paris exponential equation are determined by the initial WRS distribution, by the range of cyclic stresses and by the load ratio. A method for calculating the cyclic crack resistance of joints is proposed which explicitly allows for a non-uniform field of WRS that influences the fatigue crack growth rate.     

焊接球节点刚度对网壳结构有限元分析精度的影响

采用与焊接空心球半径等长的刚臂来模拟节点的体积,在刚臂与杆件之间设置弹簧单元来模拟节点的刚度,推导了考虑刚臂和节点刚度的梁的单元刚度矩阵;根据焊接球节点刚度的回归公式,计算出符合施工构造要求的焊接球节点对杆件轴向刚度和弯曲刚度的影响范围,发现当焊接球的直径小于杆件几何中心长度的12%时,焊接球对轴力刚度的影响较小,而对弯曲刚度的影响很大;采用能量范数分析了弯曲刚度和轴力刚度误差应力解和位移解的影响,给出了焊接球对网壳位移解的误差估计公式。采用多尺度有限元法验证了该结论。     

钢桥面板纵肋与横隔板焊接细节表面缺陷及疲劳效应研究

初始焊接缺陷是影响结构件疲劳性能的关键因素之一。在断裂力学评估框架下引入特征化初始焊接缺陷,结合相互作用积分法与复合断裂准则解决由表面缺陷所导致的复合型疲劳裂纹扩展问题,在此基础上编写裂纹扩展模拟程序,建立表面焊接缺陷效应评价方法,通过分析揭示了不同形态和尺度的初始焊接缺陷对于钢桥面板纵肋与横隔板构造细节裂纹扩展关键性度量指标和疲劳寿命预测的影响。结果表明：所建立的方法可有效用于评估焊趾部位表面焊接缺陷对于疲劳性能的效应;面状缺陷对于裂纹扩展度量指标和疲劳寿命预测结果的影响更为显著,其初始缺陷深度和形态均是影响疲劳性能的关键因素,体积型缺陷对于疲劳寿命的影响主要由深度方向的缺陷尺寸决定;焊接缺陷的形态和几何参数取值应根据工程实际和规范建议值共同确定,直接简化为面状缺陷会低估结构件的疲劳寿命;考虑焊接缺陷不确定性的可靠度评估方法尚需进一步研究。     

几个强度理论的屈服实验研究

根据多种塑性金属的二向和三向拉伸与压缩组合主应力屈服强度实验数据,对Tresca强度理论、Mises强度理论、Mohr-Coulomb强度准则、Beltrami最大能量理论、极限应变能强度理论等几个强度理论计算的相对误差进行了比较分析。结果表明极限应变能强度理论计算的误差在10%以内,为最小。Tresca强度理论、Mises强度理论和Mohr-Coulomb强度准则计算的误差分别为-36%、-27%、-23%,计算结果比试验结果偏保守。Tresca强度理论和Mises强度理论都不适用于拉伸屈服强度和压缩屈服强度相等的材料,该材料的理论剪切屈服强度为拉伸屈服强度的倍。极限应变能强度理论可用于二向和三向拉伸与压缩组合主应力强度计算,在全拉伸和全压缩主应力状态下与Rankine强度理论一致,具有工程应用前景和价值。     

不同焊接节点构造形式钢框架整体抗震性能分析

为系统全面地对比不同构造形式对于焊接节点钢框架抗震性能的影响,该文采用通用有限元软件ABAQUS,建立多尺度钢框架非线性有限元模型,应用国内外典型试验结果,验证了精细模型和多尺度有限元模型的准确性和等效性。通过建立9种不同节点构造形式的钢框架多尺度模型,进行罕遇地震下的弹塑性时程分析,与标准型节点框架在结构变形、基底剪力、塑性耗能、断裂倾向指数等方面进行对比分析,深入探讨不同节点构造形式对钢框架抗震性能的影响,为工程应用提供参考依据。分析结果表明:只要设计合理,局部构造差异对于结构变形的影响不大,不会引起刚度的突变进而对结构造成不利的影响;对于局部加强节点框架,没有造成基底剪力的增加(少数增加最大为6%),降低了结构的地震响应,这对于结构抵抗地震荷载起到有利作用;改变节点构造可以显著地改善节点焊接接头处的断裂倾向,减缓节点焊接处的应力集中现象,使得破坏发生在母材而不是焊缝处,进而发生延性破坏避免脆性破坏。     

负泊桑比石墨纤维/环氧树脂复合材料的断裂特性

本文研究了具有平面负泊桑比石墨纤维/环氧树脂非平衡层合复合材料的断裂问题.与具有正泊桑比的常规平衡复合材料相比,这种材秆具有很高的断裂韧性.它抗裂纹扩展能力强,缺口断裂强度高,缺口敏感性低,有重要的工程意义.