焊缝余高对焊接接头疲劳性能影响的定量分析

为了研究焊缝余高对焊接接头疲劳性能的影响,采用名义应力法对含有焊缝余高的焊接结构连接件进行了有限元分析及寿命预测.结果发现:结构的疲劳寿命受焊缝坡度影响,随着焊缝坡度的增大,接头疲劳寿命先增大后减小,呈抛物线变化趋势.焊缝余高的变化也影响着结构疲劳性能,当焊缝余高为0.4mm、焊缝坡度为65°时,焊接接头疲劳寿命最大.     

大型变压器油箱含缺陷焊缝疲劳寿命研究

开展了变压器油箱含缺陷焊缝的疲劳寿命研究.通过测试某型号500kV变压器油箱不同位置的振动位移,获得疲劳载荷谱.采用ANSYS Workbench及nCode Design Life软件建立变压器油箱缺陷焊缝的疲劳寿命有限元模型,基于BS7608:2014标准的焊接件S-N曲线,配合雨流计数法、Miner损伤累积理论,...     

龙门起重机金属焊接结构疲劳寿命分析

根据50 t×35 m龙门起重机的实际运行工况,对其金属焊接结构进行了有限元分析和动态仿真分析,得到了各种工况下的应力分布以及力-时间历程;把静态应力与力-时间历程相结合,计算出动态应力.在此基础上,利用国际焊接学会提供的疲劳寿命S-N曲线,对金属焊接结构进行疲劳寿命分析,得出其疲劳寿命分布云图.结果表明:柔性腿上部变截面处为疲劳薄弱部位,节点5031疲劳损伤最为严重,寿命为1.09×106次循环.     

焊缝几何特征对5A30铝合金焊接接头疲劳性能的影响

通过5A30铝合金不同焊缝形式、几何尺寸对接接头疲劳试验, 以及焊缝余高存在时焊趾处的应力集中系数的测定和理论计算, 研究了焊缝几何特征对铝合金焊接接头疲劳性能的影响. 结果表明: 单面焊双面成型和双面焊对接接头的疲劳性能相当, 在循环次数为(1.7～1.8)×106时, 疲劳强度约为100.MPa; 焊缝余高的存在使接头的疲劳性能明显降低, 增大焊缝余高, 接头疲劳性能显著下降, 去除余高, 则可使接头的疲劳寿命提高2～3倍; 厚度为4.mm板材对接接头, 焊缝余高为1～2.mm时, 焊趾处的应力集中系数较其他部位增大50%左右, 焊缝余高大于3.mm, 焊趾处的应力集中系数可超过1.70.     

含孔洞缺陷焊接接头放电强化及疲劳寿命分析

针对焊接接头中存在的孔洞等形式的缺陷,利用自制的ZL-2型超强脉冲放电装置对含孔洞缺陷的9CrSi合金工具钢焊接接头进行了电磁热强化试验,并在自制的疲劳试验机上对放电前后焊接接头的疲劳寿命进行了对比分析,从理论上计算了含孔洞缺陷焊接接头放电瞬间的综合应力强度因子.结果表明,放电电压对疲劳寿命的影响存在最优值,在5.5 kV脉冲放电电压作用下,放电后的焊接接头平均疲劳寿命比放电前提高了10%以上,理论计算的电热应力强度因子为负值,削弱了裂纹扩展的驱动力,进而延长了试件的疲劳寿命.     

焊接对接接头疲劳寿命的预测

在Ｄ３６钢焊接对接接头的低周疲劳试验的基础上，利用Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ定律对试验数据进行了分析处理，得出了焊接接头应变与疲劳寿命之间的关系。利用这一关系可以对任意应变下焊接接头的疲劳寿命进行预测。同时，对焊接接头疲劳寿命的影响因素进行。     

对接焊接接头的疲劳寿命预测

本文在Ｄ３６钢对接焊接接头的低周疲劳试验的基础上，利用Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ定律对试验数据进行了分析处理，得出了焊接接头应变与疲劳寿命之间的关系，利用这一关系可以对任意应变下焊接接头的疲劳寿命进行预测。同时结合对疲劳断口显微分析，讨论了焊接接头疲劳寿命的影响因素。     

提高焊接结构疲劳寿命的刚度协调策略与应用

焊接结构疲劳破坏的力学本质是局部应力集中,应力集中又是刚度突变所为,从刚度协调的角度分析了应力集中的原因。基于国际焊接学会IIW标准计算了对接平焊缝在不同刚度下的疲劳寿命,结果表明,焊缝磨平后疲劳寿命至少提高3．86倍;对盖板加强梁的疲劳寿命分析表明,加强板厚度增加1倍,则刚度增加1倍,而其疲劳寿命降低1倍;两个11W标准算例证实了刚度协调对提高疲劳寿命的作用。基于实测动应力的焊接构架疲劳寿命预测,同样说明了刚度协调能显著提高结构的疲劳寿命,预测结果得到了试验验证。     

基于线路测试的某地铁转向架焊接结构疲劳寿命分析

基于线路动应力测试,分析了典型工况下某地铁转向架焊接构架主体及天线梁关键焊缝的疲劳寿命,结果表明,线路钢轨波磨对转向架结构的疲劳寿命具有显著的不利影响,载客率对结构疲劳寿命的影响有限.建议地铁运营过程中,应对钢轨波磨进行定期打磨处理.     

结合S-N曲线和断裂力学的焊接结构疲劳寿命分析

针对焊接结构的疲劳裂纹演化过程,将焊接结构的疲劳寿命定义为裂纹萌生寿命N_i和裂纹扩展寿命N_p之和,提出一种结合S-N曲线和断裂力学理论的疲劳寿命分析方法.采用等效结构应力法和99%下限主S-N曲线计算焊接结构的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的裂纹看作为半椭圆表面裂纹.采用Paris裂纹扩展模型和半椭圆表面裂纹应力强度因子ΔK计算裂纹扩展寿命N_p.参照某起重机走行梁的疲劳试验结果进行对比和验证研究.结果表明,等效结构应力可以较好地表征复杂焊接结构的裂纹萌生特性,结合S-N曲线和断裂力学的疲劳寿命计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

焊接角度对焊接结构疲劳性能的影响

采用有限元法研究平焊焊接的焊接角度对焊接结构连接件应力分布的影响,进而采用名义应力法分析其对结构疲劳性能的影响.结果发现,采用平焊工艺时,焊接角越大,应力集中越严重,焊接件的疲劳性能越差.焊接件疲劳寿命与焊接角之间呈现出指数衰减关系.     

焊接区位置对焊接结构疲劳性能影响的定量分析

为了研究焊接区位置对结构疲劳性能的影响,本文对焊接结构连接件进行了疲劳试验,并进行了有限元分析及寿命预测。结果发现,焊接区与其它应力集中区会发生应力耦合效应,进而降低结构的疲劳寿命。焊缝位置越远离其他应力集中区,焊缝应力越小;当焊缝与其他应力集中区距离大于焊缝宽度的8倍时,耦合效应消失。在耦合区内,疲劳寿命与焊缝距离近似呈线性关系。     

TA5钛合金焊板的疲劳断口分析

用扫描电镜对TA5钛合金焊接板件不同部位的疲劳裂纹扩展速率试验后的试样断口进行了分析.结果表明,基材、焊缝区及热影响区试样的断口形貌宏观上由众多小面组成;微观下,小面上有典型的疲劳辉纹.焊缝区和热影响区试样的辉纹间距较基体区的大,说明裂纹扩展速率快,焊缝和热影响区的抗裂纹扩展性较基体差.     

低碳多元高强结构钢焊接接头疲劳强度试验及分析

对低碳多元高强结构钢焊接接头在应力比r=0．12下，采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法，进行了拉．拉疲劳强度试验。对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析，并对疲劳断口进行了扫描电镜观察。试验结果和分析表明：对接接头的疲劳极限σ0.12=230MPa；角接接头的疲劳极限σ0.12=130MPa；得到了两种接头型式的S-N曲线和P-S-N曲线方程。在应力水平250MPa、可靠度95％条件下，对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～18倍。疲劳断口分析认为，焊缝的焊趾和裂纹是影响高强钢疲劳强度的主要原因。     

拉-拉疲劳载荷对孔壁强度的影响

在疲劳断裂的中心圆孔试样孔壁取样进行显微硬度与残余应力的测试,结合有限元模拟结果对测试数据进行分析,从孔壁强度变化的角度研究孔零件在拉-拉载荷作用下发生疲劳断裂的原因。结果表明：疲劳断裂中心圆孔试样孔壁出现显微硬度梯度,长度方向孔壁表面获得最大硬度,宽度方向孔壁亚表层获得最大硬度,说明孔壁不同部位经受循环塑性应力影响程度不同,宽度方向孔壁发生应变硬化后循环软化成为薄弱区域;孔壁不同部位获得不同的切向残余应力场分布,长度方向孔壁表面获得最大残余压应力,宽度方向孔壁亚表层获得最大残余压应力,应力集中效应最强的宽度方向孔壁表面成为薄弱区域。     

喷丸强化对GH4169合金孔结构高温低周疲劳性能的影响

螺栓结构是航空发动机盘件的重要连接结构,但服役时存在结构应力集中的螺栓孔结构受到大载荷作用,容易发生疲劳失效。根据高压压气机盘螺栓孔结构设计中心孔板材疲劳试样,对中心孔板材疲劳试样进行喷丸强化,研究了原始、高强度和低强度喷丸工艺等3种状态下表面粗糙度和残余应力场,并表征了3种状态下的高温低周疲劳性能。结果表明:相比铰孔状态,大强度的喷丸工艺使孔壁表面粗糙度显著增大,并且在倒角区域出现喷丸塑性流动金属的堆积,虽然引入了深度较大的残余压应力场,但仍然使得疲劳性能有所降低;小强度喷丸后疲劳性能有所提高但分散度增大。通过断口可以看出,原始和小强度喷丸后疲劳源萌生在孔壁处,呈多源疲劳断口;大强度喷丸后疲劳源萌生在孔边倒角区域,为单源断口。     

基于MSC.Fatigue对40CrNiMoA拉杆疲劳寿命分析

采用有限元软件ABABQUS和专业疲劳分析软件MSC.Fatigue,就拉杆变截面处的过渡圆弧半径对拉杆应力集中系数和疲劳寿命的影响进行了分析,通过计算获得了两者之间的经验公式.结果表明,随变截面处过渡圆弧半径的增大,拉杆的应力集中系数明显变小,呈现指数递减的趋势,疲劳寿命则呈现指数递增的趋势.当过渡圆弧半径从1mm增加到6mm时,应力集中系数K从3降低到1.61,疲劳寿命从1.35×104增加到6.98×105,拉杆的疲劳寿命提高了51.7倍.     

Determination of Some Parameters for Fatigue Life in Welded Joints Using Fracture Mechanics Method

In this work, the parameters stress intensity factor (SIF), initial and final crack lengths (a _i and a _f), crack growth parameters (C and m), and fatigue strength (FAT) are investigated. The determination of initial crack length seems to be the most serious factor in fatigue life and strength calculations for welded joints. A fracture mechanics approach was used in these calculations based on SIF which was calculated with the finite element method (FEM). The weld toe crack was determined to be equal to 0.1 mm, whereas the weld root crack’s length was varied depending on the degree of the weld penetration. These initial crack length values are applicable for all types of joints which have the same crack phenomenon. As based on the above calculated parameters, the new limits of FAT for new geometries which are not listed yet in recommendations can be calculated according to the current approach.     

焊接顺序对机械结构疲劳寿命影响研究

针对焊接机械结构中不可避免地产生焊接残余应力的现象,建立塔式起重机起重臂结构有限元模型,采用数值模拟的方法计算不同焊接顺序情况下焊接残余应力的大小,运用断裂力学知识分析焊接残余应力对结构疲劳强度的影响.计算结果表明:焊接顺序对结构焊接残余应力的分布及大小有着明显影响,交叉焊接并采用从中间向两端焊接产生的焊接残余应力较小;焊接残余应力降低结构的疲劳寿命,在塔式起重机生产制造过程中选择合理的焊接顺序,降低起重臂焊接残余应力,可提高其疲劳寿命.