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。     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

焊接接头残余应力分析

利用光弹性模拟试验技术，对常用的几种焊接接头的残余应力分布规律进行了研究，为进一步分析焊接结构的残余应力分布规律打下了基础。     

焊缝线膨胀系数匹配对焊接残余应力的影响规律

采用热弹塑性有限元法对焊缝与母材线膨胀系数匹配对焊接过程中的动态应力以及残余应力的影响规律进行了研究。在相同焊接热源模型和热输入量作用下的计算结果表明,焊缝与母材等胀匹配时,焊缝中心的纵向残余应力σｘ为拉应力,其值随母材屈服强度σ＾ｐｓ变化。     

焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力,对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明,在研究该结构的强度性能时,常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响,而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。     

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

强度组配对焊接宽板拉伸试验影响的研究

利用有限元模拟试验的方法对中心裂纹焊接宽板试件进行了研究,可以看出焊缝金属与母材的不同强度组配显著影响了其焊缝裂纹扩展驱动力。并对两种不同类型的ＣＴＯＤ设计曲线的适用情况进行了分析。     

强度和线膨胀系数匹配对焊接残余应力的影响规律

本文采用热弹塑性有限元法研究了焊缝强度匹配和线膨胀系数匹配对焊接动态应力以及残余应力分布的影响规律。计算结果表明,在相同母材(σ_s~p=400MPa)以及等胀匹配条件下(即焊缝线膨胀系数α~w=母材线膨胀系数α~p),焊缝中心纵向残余应力σ_x为拉应力,其值总是接近于焊缝金属屈服强度σ_s~w,且屈服强度的高低不会改变拉应力的性质。在等强匹配条件下(σ_s~w=σ_s~p),焊缝中心σ_x随焊缝线膨胀系数α~w的降低而降低,其性质有可能由于α~w的不断降低而由拉应力转变为压应力。而当α~w高于α~p时,焊缝中心达到σ_s~w后变化不大。     

焊接残余应力对焊接结构的影响

阐述了焊接残余应力产生的原因及其影响因素,分析了焊接残余应力对焊接结构的影响,同时,就如何有效消除焊接残余应力进行了深入的探讨,为焊接残余应力提供了参考依据.     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

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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不同组配焊接接头断裂抵抗力的数值研究

采用有限元计算方法，对于符合幂硬化性能的材料所连接而成的焊接接头的断裂性能进行了分析，得到了不同平面状态焊接接头载荷与位移曲线以及接头断裂韧性的预测值变化规律。比较了不同组配焊接接头的优劣。     

应力复合型裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析

针对含Ⅰ+Ⅱ应力复合型裂纹的焊接接头,应用弹塑性有限元方法分析了其裂端应力场的分布规律。并对不同组配焊接接头的裂纹张开位移(COD)断裂参量及其复合角进行了数值计算,讨论了加载角度和接头强度组配对焊接接头中应力复合型裂纹的断裂行为及其断裂参量的影响机制。研究结果表明,无论何种强度组配,焊接接头裂纹尖端应力场的分布是不对称的。裂端上部发生锐化现象,而裂端下部发生钝化现象。断裂参量COD值的大小受接头组配的影响,因此,不能简单地采用全母材的性能代替接头进行焊接接头的断裂分析。加载角度对焊接接头中复合型裂纹Ⅰ、Ⅱ型主导性存在很大的影响,而接头强度组配对其影响不明显;而裂纹复合角则会受到加载角度及材料组配因素的影响。因此,在进行含应力复合型裂纹的焊接接头的COD断裂参量的计算时,必须考虑这些因素的综合影响作用。     

机车车辆焊缝疲劳评定结构热点法研究及应用

结构热点应力法是一种先进且切实可行的疲劳评定方法,可以大幅提高机车车辆疲劳强度评定水平。目前业内研究人员已经开展了一些富有成效的研究。综述了机车车辆疲劳强度的研究成果;简述了热点应力法的发展和定义;重点对确定热点应力和对应的S-N曲线两类关键问题展开详细阐述;最后对热点应力法在机车车辆焊缝疲劳评定中的应用提出了建议。     

浅析应力集中对焊接接头疲劳强度的影响

焊接结构能否承受交变动载荷主要是看焊接接头的疲劳强度.应力集中是造成焊接疲劳的一个重要因素,采用改善焊缝几何形状、焊接接头类型等措施来降低应力集中可以有效地提高焊接接头的疲劳强度.     

力学不均匀性对焊接接头动态J积分影响的实验研究

用真空电子束焊的方法建立焊接接头的“软夹硬”非均匀体模型。用示波冲击的试验方法测出试件的动态断裂韧性,用该模型研究了焊接接头的力学不均匀性对其动态J积分的影响。结果表明,裂纹位于硬区材料,断裂韧性值理接近硬区材料,与软区材料的断裂韧性值差别较大;随夹层宽度增加,断裂韧性值减小,夹层宽度到某一值时,断裂韧性值趋于稳定。     

基于相位-频率测量的材料残余应力超声表征方法*

针对材料中残余应力无损检测的问题,提出一种基于相位-频率关系测量超声信号传播时间的方法,并以声弹性理论为基础,采用纵波和横波相结合的测量模式,建立残余应力的超声测量方法。该超声测量方法应用于焊接接头的残余应力测量,不仅能够表征两轴方向上的残余应力,而且还适用于短距离声时的精确测量,测量精度达到9 mm试样距离上0.3 ns的分辨率(加载应力为20 MPa)。制作16Mn钢材料的焊接接头,并采用所提出的超声测量方法对焊接接头的残余应力分布进行测量。同时,采用理论计算、X射线衍射技术等分别对16Mn钢材料的声弹性参数及焊接接头残余应力分布进行验证测量。研究结果表明基于相位-频率精确测量声时的残余应力超声测量方法具有较高的应力分辨率和较好的测量稳定性,可适用于焊接接头两轴方向上的残余应力表征。     

板厚对不同胶粘剂胶焊单搭接头中应力分布影响的数值分析

采用三维弹塑性有限元分析方法,研究了板厚对胶焊单搭接头中有效应力分布的影响。计算结果表明,板厚对不同胶粘剂胶焊接头中的有效应力分布有不同影响。对酚醛树脂胶粘剂胶焊接头,搭接区边缘应力高于焊点边缘,搭接区边缘是裂纹的起裂位置;随板厚增加,搭接区边缘的峰应力减小而焊点边缘应力变化不大,使应力分布趋于均匀,对提高接头强度有利。对丙烯酸酯胶粘剂胶焊接头刚好相反。