冷轧薄板平缝焊接力学行为的有限元分析

有用有限元法对冷轧薄板窄搭接压平焊缝接头力学行为进行了分析,根据平均Ｍｉｓｓｅｓｓ应力及位移场结果分别计算了相应的应力集中系数及强度因子Ｋ,着重考察了裂纹长度、裂纹与板面夹角及接头搭接量对应力集中系数尤其是对应力强度因子的影响。结果表明：裂纹长度和裂纹与板面夹角对应力场有较大影响,而搭接量则几乎没有影响,随着裂纹长度的增加,裂纹与板面夹角的增大,应力集中系数与Ｋ增加,计算结果为焊接工艺优化及焊缝质     

基于随机有限元的三通裂纹应力强度因子研究

针对三通焊缝处的裂纹,考虑了工况载荷及材料系数的不确定性,基于随机有限元法对焊缝处裂纹应力强度因子进行计算。利用有限元法对三通焊缝处裂纹进行建模。基于拉丁超立方抽样设计方法,将工作压力、工作温度、弹性模量、导热系数、泊松比视为随机变量,利用随机有限元法分析这些变量对应力强度因子最大值影响的灵敏度及应力强度因子最大值分布规律。为三通焊缝处裂纹的可靠性评定中应力强度因子的计算提供依据。     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

石油罐底部焊缝表面裂纹的应力扩大系数的分析

本文根据断裂力学理论,应用重函数法及三维有限无断裂专用程序,计算油罐底边焊缝表面裂纹的应力扩大系数 K_Ⅰ;裂纹产生在焊缝的应力集中区上,故对应力扩大系数进行修正。并将三种计算结果与平板的表面裂纹(属于二维问题)Raju 及 Newman 的计算(非油罐焊缝)进行比较。     

含裂纹的直角域中凸起与衬砌的动态性能分析

为了研究直角域中裂纹附近缺陷对SH波的散射,采用复变函数法、镜像法和裂纹切割法研究直角域中裂纹附近凸起和衬砌的动应力集中问题,给出了圆形衬砌周边的动应力集中系数与裂纹尖端动应力强度因子的解析表达式,并给出了它们随入射波频率、材料的物理常数和结构几何参数变化的计算结果图。结果表明:入射频率、裂纹长度对动应力集中系数影响显著,高频入射时动应力集中系数最大值比低频入射时提高20%,增加衬砌厚度并不一定能使动应力集中系数减小,入射频率对地表位移影响较大。对含缺陷的直角域进行动力学分析非常必要。     

含裂纹铆钉搭接板的权函数法与扩展寿命分析

铆钉搭接结构是典型的多位置损伤敏感结构,容易在多个铆钉孔边萌生疲劳裂纹,进而威胁飞机结构安全。由于裂纹个数、位置和大小随机多变,铆钉与平板间存在复杂的接触关系。为高效、准确计算多铆钉搭接板的应力强度因子以进行裂纹扩展寿命分析,提出针对搭接结构复杂裂纹问题的权函数分析方法。首先,对多铆钉搭接板的复杂裂纹构型进行合理简化分类,利用其对应的权函数求解应力强度因子。然后,采用有限元分析计算含裂纹多铆钉搭接板的应力强度因子以验证权函数法的计算精度。最后,将经验证的权函数分析方法结合Paris裂纹扩展公式,对铆钉搭接结构进行疲劳裂纹扩展分析,并通过试验验证分析方法的有效性。结果表明,采用权函数法计算的应力强度因子与完全采用有限元方法计算的应力强度因子的相对差别小于5%,分析预测的裂纹扩展寿命与试验结果吻合良好,且计算效率比完全采用有限元法快3个数量级,进而为铆钉连接结构孔边裂纹的应力强度因子和疲劳裂纹扩展分析提供了一个有效方法。     

识别悬臂梁上的裂纹位置及大小

阐述了一种识别悬臂梁受拉边的裂纹位置及大小的理论方法、采用刚度系数为K的弹性铰,模拟危险裂纹的影响,建立了含裂纹梁的挠曲线方程数学模型．该模型得到了有限元对含裂纹梁进行数值分析解的验证。由能量平衡原理和应力强度因子理论,建立了弹性铰刚度系数与裂纹长度的关系。阐述了对待识别参数（裂纹位置及裂纹长度）的初始值进行选取的比较法,最后,用正则化反分析迭代法,对裂纹的位置及长度进行识别。     

倾斜疲劳裂纹在混合型应力下张开及滑移特性

对于存在裂纹的机械零件或者构件,它很有可能会受到来自不同方向的作用力, 因此有必要研究裂纹在混合型应力条件下的传播特性. 该文使用具有不同倾斜角度的裂纹--这些裂纹是在应力比R=0的Ⅰ型循环应力下制作的,通过测量裂纹的开口方向和滑移方向的位移量,计算了裂纹端部Ⅰ型应力强度因子(KⅠ)mes和Ⅱ型应力强度因子(KⅡ)mes.裂纹的倾斜角度是指载荷方向与裂纹间的夹角.结果表明,对于存在压缩残余应力的疲劳裂纹,当倾斜角度较大,即β=60°时,应力强度因子的实验值(KⅠ)mes小于理论计算值(KⅠ),但此时实验值(KⅡ)mes与理论值(KⅡ)基本一致.另一方面,对于倾斜角度较小β=45°的疲劳裂纹,其(KⅠ)mes减少的同时,由于裂纹上下表面相互接触,从而导致(KⅡ)mes同时下降.     

涂层中裂纹应力强度因子的计算及裂纹扩展

在涂层工作过程中，由于喷涂材料硬度高、抗裂性能差、喷涂工件刚性大工件表面产生应力集中，涂层很容易产生裂纹．对于含初始裂纹的喷涂材料，在拉伸载荷作用下裂纹的扩展与裂尖应力强度因子有很大的关系，根据断裂力学的基本原理，提出了利用数值模拟的方法来计算裂纹尖端的应力强度因子．并讨论了裂纹前沿网格划分对应力强度因子的影响，预测了裂纹扩展时形状的变化．     

腹板连接节点焊缝应力强度因子的参数分析

为定量的确定荷载作用下钢框架结构延长翼缘连接板梁柱腹板连接节点焊缝应力强度因子的大小,采用断裂力学与有限元积分相结合的方法,研究腹板连接节点的断裂性能.判断延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝开裂的依据是Ⅰ型应力强度因子,应力强度因子可以通过有限元计算J积分的方法求得.通过有限元计算分析了初始裂纹深度、梁截面尺寸、柱截面尺寸和梁柱长度对延长翼缘连接板腹板连接节点焊缝应力强度因子的影响.采用正交设计法进行研究方案设计,根据有限元分析结果归纳出应力强度因子计算公式.研究结果表明：延长翼缘连接板腹板连接节点梁下翼缘焊缝比上翼缘更容易开裂,应力强度因子随梁截面参数的增大而增大,随柱截面参数的增大而减小.     

Numerical simulation on interfacial creep failure of dissimilar metal welded joint between HR3C and T91 heat-resistant steel

The maximum principal stress, von Mises equivalent stress, equivalent creep strain, stress triaxiality in dissimilar metal welded joints between austenitic (HR3C) and martensitic heat-resistant steel (T91) are simulated by FEM at 873 K and under inner pressure of 42.26 MPa. The results show that the maximum principal stress and von Mises equivalent stress are quite high in the vicinity of weld/T91 interface, creep cavities are easy to form and expand in the weld/T91 interface. There are two peaks of equivalent creep strains in welded joint, and the maximum equivalent creep strain is in the place 27-32 mm away from the weld/T91 interface, and there exists creep constrain region in the vicinity of weld/T91 interface. The high stress triaxiality peak is located exactly at the weld/T91 interface. Accordingly, the weld/T91 interface is the weakest site of welded joint. Therefore, using stress triaxiality to describe creep cavity nucleation and expansion and crack development is reasonable for the dissimilar metal welded joint between austenitic and martensitic steel.     

焊接工字梁应力集中的有限元分析

应力集中对焊接钢桥的疲劳寿命影响非常显著.为了研究焊接结构几何上的差异对焊趾应力集中系数的影响,通过有限元方法模拟结构的细部受力状态,计算出细部的应力集中系数,并分析了结构几何参数对应力集中系数的影响.对桥梁常用的工字形钢梁的横隔板与主梁翼板连接处的焊缝进行了细部有限元分析.结果表明:细部有限元网格尺寸不能取得过大,否则会影响应力集中系数的计算精度;底板厚度和横隔板厚度对焊趾应力集中系数的影响不大;焊脚长度和焊趾过渡圆弧半径对应力集中系数均有影响.     

T型接头多次补焊焊缝的应力分析

分析了多次补焊对Ｔ型接头焊缝处应力集中系数的影响,利用Ｎｉｓｈｉｄａ 公式计算出焊趾应力集中系数,并分析了补焊次数与应力集中系数之间的关系     

切向接管贴板补强初探

本文介绍切向接管采用贴板补强结构时,由应力测试得到应力集中系数曲线,并与未补强的同管径切向接管进行比较和分析讨论,初步得出采用补强板是有一定效果,但Kmax下降并不多的结论。     

焊缝宽度对对接接头疲劳强度的影响

基于建立的Q235A钢对接接头3D实体模型进行有限元分析,模拟焊缝宽度对焊缝对接接头疲劳强度的影响. 使用ABAQUS CAE软件建立8种不同焊缝宽度几何模型,对模型进行网格划分并计算结构应力. 基于网格不敏感结构应力法分析对接接头的应力,使用ABAQUS软件中Fe-safe模型进行疲劳寿命预测. 模拟结果表明:对接接头焊缝的疲劳性能先随焊缝宽度增大而增强,随着焊缝宽度的继续增大,疲劳性能反而有逐渐减弱的趋势.     

Ar＋CO2混合气体保护焊焊缝几何形状的试验研究

简要介绍了试验中的因子设计方法,并采用因子设计方法进行焊接试验,测得焊缝尺寸数据。通过有关统计分析,研究了焊接电流、焊接电压及混合气体配比等3个规范参数与焊缝几何形状参数的相互关系,提出了焊缝熔深H,焊缝宽度B和余高a的数学模型,并通过试验对这些数学模型进行了验证。所得到的数学模型可对焊缝的几何形状进行预测。     

环口板加固T型圆钢管节点的应力集中系数

由于焊接钢管结构在焊缝处的刚度具有不连续性,因此,该部位存在很高的应力集中现象。局部高应力的存在,使节点在长期循环荷载的作用下,会产生微小的疲劳裂纹,而疲劳裂纹的扩展最终会导致整个节点的疲劳破坏。在研究管节点疲劳破坏时,主要通过热点应力幅(S-N曲线方法)确定其疲劳寿命。在计算焊缝处的热点应力幅大小时,经常用到焊缝周围的应力集中系数。本文对4个环口板加固T型圆钢管节点试件以及相应的4个未加固试件的应力集中系数进行了试验研究。通过试验测试和结果分析,得到了轴向荷载下环口板加固试件及未加固试件沿焊缝的应力集中系数分布,通过比较发现,环口板加固后的T节点试件的应力集中系数相对于未加固试件有明显减小,说明这种加固措施可以提高管节点的疲劳寿命。     

焊接对大型石油储罐象足屈曲的影响规律

为了研究大型石油储罐在地震载荷作用下发生象足屈曲时的临界载荷与理论计算值之间的差异成因,采用数值模拟方法分析大型石油储罐纵环焊缝、焊接次序等因素对象足屈曲临界载荷的影响. 提出焊接残余变形可以看作圆柱壳壁上的初始几何缺陷,在一定程度上会减小大型油罐的象足屈曲临界载荷.利用固有应变有限元法建立考虑焊接残余应力及变形的大型油罐象足屈曲准静态计算模型,分析焊缝有无、焊缝类型、焊接残余应力和变形、焊接次序对油罐象足屈曲的影响. 结果表明,焊缝的存在都在不同程度上降低了油罐的象足屈曲临界载荷;在相同的固有应变下,油罐象足屈曲临界载荷降低的程度与焊缝的类型有关;焊接残余应力和变形越大,象足屈曲临界载荷越低,焊接次序对油罐的象足屈曲临界载荷影响不大;焊接产生的残余应力及变形的存在使得油罐罐壁发生象足屈曲处的位置有了一定程度的提高．     

基于ANSYS平台含圆孔薄板的应力集中分析

应用有限元方法对两端均匀受拉含圆孔薄板进行应力分析，得出应力集中因数与径宽比及长宽比的关系曲线图表。通过与弹性力学相应结果的比较，证明ANSYS软件对薄板应力集中分析的有效性，分析表明薄板的应力集中因数除取决于径宽比外，还与长宽比有关。     

多层包扎尿素合成塔应力腐蚀裂纹成因分析

对多层包扎尿素合成塔开裂部位进行了取样分析,确认为应力腐蚀裂纹。并对应力腐蚀的影响因素 进行了分析,结果表明检漏蒸汽会在深环焊缝的层板间隙处冷凝,产生碱性介质浓缩。深环焊缝部位在碱性环境和 局部较高应力下萌生裂纹并扩展,是导致多层包扎尿素合成塔应力腐蚀开裂的原因。分析的结果为多层包扎尿素 合成塔避免层板开裂和灾难性爆炸事故指明了方向。