基于微观损伤模型的强度非均质焊接接头抗延性裂纹扩展阻力 …

基于材料微观损伤模型,采用三维有限元数值方法,定量研究了焊接接头中强度匹配、试件几何型式对接头抗延性裂纹扩展阻力特性的影响。首先由标准三点弯曲试件的阻力曲线,得出反映材料微观损伤的特殊单元模型控制参量,再根据该参量对不同接头强度匹配下双边缺口拉伸试件的阻力曲线进行了定量预测,其结果与试验结果相当吻合。表明特殊单元模型能委好地描述材料的抗延性裂纹扩展阻力特性。     

非均质焊接接头断裂行为预测研究

基于局部法定量研究了焊接接头中强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。首先由标准三点弯曲试样的断裂韧度值,得出反映材料脆性断裂的控制参量,再根据该参量对不同接头强度匹配下三点弯曲和双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测,当考虑由于延性裂纹扩展所造成的应力升高后,其结果与试验结果相当吻合。表明局部法能很好地描述材料的断裂行为。     

强度匹配对焊接管韧性断裂行为的影响

针对焊接过程中强度匹配对焊接接头断裂韧性及韧性裂纹扩展阻力曲线行为的影响,以弹塑性断裂力学理论为基础,基于细观塑性损伤模型,应用ABAQUS有限元软件,采用修正边界层(MBL)模型进行有限元模拟与分析。同时考虑加工硬化指数以及材料屈服强度等因素对断裂韧性及阻力曲线的影响。结果表明,不同屈服强度和应变硬化指数条件下,随着强度匹配系数My增加,焊接接头的断裂韧性及阻力曲线降低。     

耦合宏微观效应的约束应力区疲劳裂纹模型的求解与应用

用约束应力区描述材料损伤状态,建立耦合宏微观效应的跨尺度疲劳裂纹模型,可描述材料疲劳破坏从微观缺陷到宏观断裂的整个过程。约束应力的分布取决于材料的损伤状态。假定约束应力为线性分布,在远场均匀拉应力作用下,应用Muskhelishivili方法,对跨尺度裂纹模型进行了解析求解,得到了裂纹张开位移与跨尺度应变能密度因子的解析解。以跨尺度应变能密度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,对疲劳破坏全过程进行了数值模拟计算。以LC4铝合金板为例,利用模型精确再现出不同疲劳荷载作用下的实验S-N曲线。由于模型考虑了微观因素的影响,疲劳实验数据的发散特性也精确再现出来。另外,通过数值计算,分析了微观效应对疲劳裂纹扩展行为的影响。     

微观结构下多晶材料的疲劳损伤模型及裂纹的数值模拟方法

考虑多晶材料疲劳行为受晶粒拓扑结构的影响,建立了多晶材料Voronoi镶嵌的有限元微观结构模型,并在Voronoi边界插入内聚力单元模拟晶界特性。在此基础上,基于Abaqus双线性内聚力本构关系,建立了内聚力单元的疲劳累积损伤模型,定义了损伤变量,损伤判据以及损伤规律;通过Abaqus UMAT(User-defined material mechanical behavior)子程序编写了内聚力单元疲劳损伤的数值计算程序,实现了对微观结构下材料滚动接触疲劳裂纹萌生与扩展的行为模拟。以滚子与滚道的接触疲劳分析为例,将数值模拟结果与实测结果相比,表明了该数值仿真方法模拟多晶材料裂纹形成和扩展的有效性。     

保证试验后钙钠玻璃的循环疲劳强度及寿命

研究了保证试验对钙钠玻璃的循环疲劳强度及寿命的影响。在实际操作条件下,保证试验过程中试件中会发生亚临界裂纹扩展,因而对试件造成损伤。对试件的寿命估算和强度分析中需考虑这种损伤的影响。材料的亚临界裂纹扩展参量（Ｖｃ、ｎ）和保证试验中的卸载速率对保证试验的效果有极为重要的影响。选择高卸载速率和惰性试验环境可提高保证试验后陶瓷构件的最小强度。保证试验的最佳σｐ值可根据实用卸载速率和材料的亚临界裂纹扩展参     

一种描述缺口根部初始裂纹长度的客观量

工程构件的初始裂纹长度是人为规定的，不具有客观性。而依据疲劳损伤累积理论所确定的裂纹形成寿命，其对应的裂纹长度是一个相对客观的参量。本文依据裂纹扩展的累积损伤模型和材料的ε－Ｎ曲线，提出了一种确定缺口试件初始裂纹长度的方法。文中计算了一些材料的初始裂纹长度，并与试验结果和其它文献的结果进行了比较，结果相当吻合，由本文的方法所确定的初始裂纹长度是一个客观参量，它为疲劳寿命分析提供了一个客观的基础，具有实际应用价值。     

典型构件疲劳微裂纹全寿命预测方法研究

基于损伤力学理论建立金属疲劳裂纹损伤模型,结合有限元法预估疲劳微裂纹萌生及扩展全寿命。引入附加载荷法,实现了对刚度矩阵的连续计算,应用Matlab编程计算,通过对单个单元的损伤计算,得到了单元从无损到破坏过程中等效应力的变化,进而给出疲劳裂纹损伤模型,并对不同规格金属试件的疲劳寿命预估。将计算结果与试验结果进行对比,得到的相对误差在接受范围内,验证了该模型的准确性,对于研究金属试件微观损伤以及疲劳寿命预估具有重要的参考意义。     

弹塑性材料裂纹扩展的动态J阻力曲线实验研究简介

为得到弹塑性材料裂纹扩展的阻力曲线,采用较大外径和较大韧带直径的周边切口短圆柱小试件,在自行研制的间接杆-杆型冲击拉伸试验装置上进行动态断裂和起裂止裂试验.采用数值分析提出的修正方法得到韧带面上的载荷,结合测得的裂纹嘴张开位移(crack mouth opening displacement,CMOD),推广Rice远场J积分公式来计算动态J积分;依据柔度变化率法确定起裂点,获得动态起裂韧度JID.利用柔度标定法得到裂纹扩展轨迹;提出周边切口拉伸试件裂纹扩展阻力的动态JM(t)积分表征的修正形式,从而得到弹塑性材料裂纹扩展至止裂前的阻力曲线,并对相关问题进行讨论.试验结果表明,修正后的JM(t)可以作为裂纹扩展阻力的表征参量,不仅适用稳态扩展过程,对裂纹扩展较大时也是适用的;对弹塑性材料裂纹扩展阻力曲线是唯一的,与裂纹初始长度无关.     

不同类型接管安全端焊接接头常温断裂韧性对比研究

对带镍基合金隔离层和无隔离层两种不同类型接管安全端焊接接头的常温断裂韧性进行对比研究,研究结果表明:接头焊缝区的J-R阻力曲线和断裂韧性高于SA508区域,低于316L区域。界面裂纹的J-R阻力曲线和断裂韧性最低,界面区域的延性裂纹起裂和扩展阻力最小。带隔离层接头中熔合区、热影响区和焊缝中心区的J-R阻力曲线和断裂韧性J 1c略高于无隔离层接头的对应区域。无隔离层接管安全端接头的J-R阻力曲线和断裂韧性可以达到带隔离层接头的水平。     

含裂纹强度失配焊接接头弹塑性变形分析

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹不同强度失配的平板拉伸焊接接头的弹塑性变形进行了分析,研究了焊缝与母材强度失配系数、焊缝硬化性能、裂纹长度等对接头塑性变形的影响。结果表明：强度失配系数对接头塑性变形有显著影响。低匹配时,变形首先集中在焊缝中,而高匹配则对焊缝起到了一定的保护作用。失配系数一定时,不同焊缝硬化性能接头的塑性变形发展趋势是一致的;但当外载较大时,局部塑性变形程度不同,焊缝的硬化性能降低,裂尖塑性变形增大。
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Limit load solution for electron beam welded joints with single edge weld center crack in tension

Limit loads are widely studied and several limit load solutions are proposed to some typical geometry of weldments.However,there are no limit load solutions exist for the single edge crack weldments in tension(SEC(T)),which is also a typical geometry in fracture analysis.The mis-matching limit load for thick plate with SEC(T) are investigated and the special limit load solutions are proposed based on the available mis-matching limit load solutions and systematic finite element analyses.The real weld configurations are simplified as a strip,and different weld strength mis-matching ratio M,crack depth/width ratio a/W and weld width 2H are in consideration.As a result,it is found that there exists excellent agreement between the limit load solutions and the FE results for almost all the mis-matching ration M,a/W and ligament-to-weld width ratio(W-a)/H.Moreover,useful recommendations are given for evaluating the limit loads of the EBW structure with SEC(T).For the EBW joints with SEC(T),the mis-matching limit loads can be obtained assuming that the components are wholly made of base metal,when M changing from 1.6 to 0.6.When M decreasing to 0.4,the mis-matching limit loads can be obtained assuming that the components are wholly made of base metal only for large value of(W-a)/H.The recommendations may be useful for evaluating the limit loads of the EBW structures with SEC(T).The engineering simplifications are given for assessing the limit loads of electron beam welded structure with SEC(T).     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

异种钢焊接接头脉冲放电强化与力学性能分析

采用电磁热止裂强化方法对异种材料焊接接头进行强化研究,对含椭圆形埋藏裂纹缺陷的焊接接头进行了脉冲放电数值分析,得到放电瞬间的热应力场和冷却到常温时的残余应力场,结果表明,脉冲放电瞬间焊接接头中的裂纹尖端温升超过材料熔点,裂尖钝化并产生了有利的残余压应力;对Q235和1Cr18Ni9焊接接头进行了电磁热强化试验研究,结果表明,试件通过放电强化,焊接接头的力学性能得到改善,抗拉强度提高19.4%,冲击韧性提高12.07%。     

焊后热处理对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接件疲劳行为的影响

电子束局部热处理是一种新型的热处理方式，探讨其对电子束焊接接头组织和疲劳性能的影响规律具有十分重要的实际意义。文中采用CT(紧凑拉伸)试样，对30CrMnSiNi2A钢电子束焊接后焊态、焊后炉内整体热处理和电子束局部热处理三种焊接接头焊缝与母材的疲劳裂纹扩展速率进行试验研究；并测定上述两个部位的门槛值。结合金相组织分析，讨论焊后热处理对接头疲劳行为的影响。试验结果表明，电子束局部热处理和整体热处理都能够在一定程度上改善焊接接头的组织和近门槛值处抗疲劳裂纹扩展的能力。由于电子束局部热处理具有方便、省时、节省能源和提高生产率的优点，因而具有较大的应用潜力和研究价值。     

力学性能不均匀性对焊接接头三点弯曲试样塑性区发展规律的影响

利用弹塑性有限元方法对焊接接头试样在三点弯曲试验中塑性区的发展情况进行了计算。分析了不同的裂纹深度、强度组配，焊缝宽度以及不同位置裂纹的焊接接头试样对塑性区形状发展的影响规律。分析结果显示，不同强度组配和几何特征的焊接接头试样对裂纹尖端塑性区的发展规律有较大的影响，由于裂纹尖端拘束程度的不同会造成塑性区的形状和尺寸的改变，因此在做焊接接头试样三点弯曲试验时，可能会得出与均质材料试样不同的驱动力曲线     

残余应力对焊接接头CTOD设计曲线的影响

基于BISPD6493：1991初级评定，采用热弹塑性有限元分析方法，研究了残余应力和强度组配对横向裂纹平板对接接头CTOD设计曲线的影响规律。结果表明，强度组配和残余力对CTOD设计曲线具有明显的影响；残余应力对接头中的短裂纹影响较大，PD6493：1991初级评定不适用于接头中含有位于拉伸残余应力区内的短裂纹情形，随着裂纹尺寸的增大，残余应力的影响逐渐减弱；在应用PD6493：1991初级评定曲线对接头中的大裂纹情形进行评价时，将得出偏于保守的结果。     

TRANSFERABILITY OF TOUGHNESS RESULT TO FRACTURE PERFORMANCE EVALUATION OF WELDED JOINTS CONSIDERING STABLE CRACK GROWTH

0INTRODUCTIONAttemptsarebeingmadebymany.,.areh..[I~41toaPPlyfracturemechanicstestresultstofractureperformanceevaluationofstmctundcomponents.Thelinkbetweenthefmeturemechanicstestresultsandthefmeturebehaviorofrealisticstructuralcomponentsiscalledfoetransferability.Recently,acProgressivemathalshavebeenp~edtoaddressthetransferability.OneistheJ--TandJ-Qtheori.,L51,wheretheT-stressandQ-p~terhavebeendevelopedtOqUantifythedifferencebetWeenthefull-fieldsolutionforthenearcracktipstressdistribu…