焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方法,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究。发现不同的焊接接头强度组配对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力有不同程度的影响,在考虑强度组配对焊接接头的断裂性能的影响时,必须从材料的断裂韧性变化和裂纹扩展驱动力变化的两个方面来考虑。     

基于焊接接头断裂性能要求的焊条强度选择

焊接接头大量存在的裂纹及类裂纹缺陷是焊接接头破坏的主要原因之一，本文通过研究焊接接头强度组配对焊接接头断裂性能的影响，指出了不同位置的裂纹对焊接接头强度组配的要求是不同的，就焊条材料强度选择的问题提出了新的见解。     

不同组配P91钢焊接接头断裂性能分析

作为马氏体耐热钢，P91钢具有很强的抗氧化和抗高温蒸汽腐蚀性能，在大功率火力发电设备中得到广泛应用，而其接头的断裂性能对该材料的推广及应用至关重要。采用数值分析及实验的方法，讨论裂纹位于焊接接头的不同位置时，组配发生变化的焊接接头的断裂驱动力和断裂抵抗力。结果表明，材料组配的不同会对焊接接头的断裂驱动力产生一定的影响。从断裂阻力的角度来看，低组配焊接接头的断裂抵抗力要高于高组配。实际工程结构应采用低组配接头形式，以提高焊接接头的抗断性能。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能EI北大核心CSCD

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

Hastelloy C-276薄板激光焊接接头疲劳性能

对0.5 mm厚Hastelloy C-276薄板激光焊接接头进行疲劳试验,结合应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口形貌,研究母材及焊接接头的疲劳性能,分析母材和焊接接头的疲劳断裂机理。结果表明:0.5 mm Hastelloy C-276薄板焊接接头和母材的S-N曲线斜率基本相同,焊接接头疲劳性能和母材的基本相当;母材疲劳断口疲劳裂纹起源于试样侧表面,主要沿宽度方向扩展,随着应力的减小,疲劳源数目减少,疲劳裂纹扩展速率减小;焊接接头在母材和焊缝处随机断裂,焊接接头母材区断口形貌和母材断口形貌基本一致,而焊接接头焊缝区断口的疲劳裂纹起源于侧表面棱角处和焊缝表面,焊缝表面是主要疲劳源,裂纹主要沿厚度方向进行扩展,疲劳裂纹扩展区呈现出准解理断裂特征。     

复合加载方式作用下熔合线上含裂纹焊接接头的裂端场与断裂参量

针对复合载荷作用下熔合线含裂纹的焊接接头,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断裂行为及断裂参量的影响机制.研究结果表明,对于复合载荷作用下的熔合线含裂纹焊接接头,其裂端应力场同时受到加载角度以及材料非均匀性的影响.当加载角度较小时,复合载荷对接头性能的影响相对于接头组配的影响更为显著.而当加载角度达到并超过30°时,情况与之相反.     

EH36钢焊接接头海水腐蚀疲劳性能及断裂机制

以EH36钢焊接接头为研究对象,研究了其在南海实际海水环境下不同应力范围的腐蚀疲劳寿命及腐蚀疲劳断裂机制。根据DNV-RP-C203标准中规定修正实际海水环境腐蚀疲劳试验结果,修正后的S-N曲线方程为lg N=15.414-4.005lg Δσ。从S-N曲线上可看出,EH36钢焊接接头在实际海水中寿命随着疲劳应力范围的增大而显著降低,其腐蚀疲劳性能优于DNV-RP-C203标准模拟海水环境下的焊接接头的腐蚀疲劳性能。采用扫描电镜观察焊接接头腐蚀疲劳断裂面发现,腐蚀疲劳裂纹源区主要发生在焊接接头表面,分析原因为焊接接头表面产生的腐蚀坑周围具有显著的应力集中,导致裂纹萌生。腐蚀疲劳裂纹扩展区宏观上较为平坦,焊接接头表面多处裂纹源区产生的撕裂棱在此区域汇合成一条撕裂棱;微观上裂纹扩展区出现了明显的疲劳台阶和二次裂纹,裂纹扩展方式主要为穿晶;腐蚀疲劳瞬间断裂区主要形貌为韧窝,断裂形式主要为塑性断裂。创新点： 基于成组法疲劳寿命预测理论,得出EH36钢在南海海水环境下的焊接接头的S-N曲线。同时结合微观分析方法研究焊接接头腐蚀疲劳断裂面微观特征,揭示实际海水自由腐蚀环境下EH36钢焊接接头腐蚀疲劳机制。     

熔合线上含裂纹的不等组配焊接接头裂端场及其断裂参量分析(Ⅱ)

对熔合线上含裂纹的焊接接头，应用有限元方法分析了其模型复合型裂纹的裂纹张开位移（COD）断裂参量与材料组配的关系。结合裂端的位移场的分布，对焊接接头COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步，对不同载荷作用下，熔合线含裂纹焊接接头Ⅰ模型与Ⅱ模型裂纹，即Ⅰ＋Ⅱ型复合裂纹的COD断裂参量的Ⅰ型和Ⅱ型分量DⅠ和DⅡ值进行了数值计算，并对数值解的结果进行了曲线拟合和线性回归，得到了焊接接头的COD断裂参量工程计算方法。     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

采用超声疲劳试验方法对SMA490BW钢焊接接头的超高周疲劳性能进行研究,通过X射线应力仪对焊接试样残余应力进行测试,采用扫描电镜对疲劳裂纹的萌生、扩展及疲劳断裂机理进行观察和分析. 结果表明,SMA490BW钢母材的疲劳性能远高于焊接接头,在1 × 10⁸循环周次条件下,接头的疲劳强度为141 MPa,仅为母材的44.2%. 接头裂纹主要萌生于焊趾表面缺陷处,疲劳断裂机理表现为准解理断裂, 并伴有塑性变形痕迹. 焊趾处几何不连续造成的应力集中和焊缝及其附近区域一定的残余拉应力,以及接头各微区组织和性能的不均匀性,是导致焊接接头疲劳性能偏低的主要原因.     

BHW35钢的焊接及接头组织性能

分别采用埋弧焊和焊条电弧焊方法进行对接接头性能试验,接头经消应力退火后,进行了冷弯、拉伸、冲击韧性试验,并进行了金相组织及断口分析,力图从宏观、微观机理上解读不同工艺方法下焊接接头的性能变化规律,指出2种工艺方法均能满足焊接性能要求,焊条电弧焊力学性能及冲击韧性优于埋弧焊,热影响区的韧性优于焊缝。冲击断口分析表明,埋弧焊接头存在准解理+韧窝混合断裂特征。而焊条电弧焊焊接接头全部为韧窝断裂特征,其抗起裂及抗裂纹扩展性能优于埋弧焊。     

裂纹位置对强度失配焊接接头极限载荷的影响

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹的强度失配焊接接头极限载荷进行了计算,研究了裂纹位于焊缝不同位置时对接头极限载荷的影响.结果表明,裂纹尺寸和焊缝宽度增大时,接头极限载荷接近均质焊缝的极限载荷,此时失配系数的影响很大;裂纹尺寸和焊缝宽度减小,不同失配系数接头的极限载荷逐渐趋于一致.当焊缝强度失配程度一定时,裂纹偏置量在裂纹尺寸较大且焊缝较宽时对接头极限载荷的影响较大,裂纹偏置量增大可使低匹配接头极限载荷提高,对高匹配接头则相反,随着裂纹尺寸和焊缝宽度的减小,裂纹偏置量对接头极限载荷的影响程度减弱.     

焊接接头热影响区裂纹启裂行为的探讨

针对结构完整性评定中焊接接头难以评估问题,文中通过非匹配焊接接头“三材料”结构模型,建立热影响区中心裂纹启裂临界应力的失效评定图预测方法. 基于有限元ABAQUS软件分析,研究焊接接头热影响区裂纹启裂. 结果表明,高匹配焊缝促进热影响区裂纹启裂,软化的热影响区促进热影响区裂纹启裂,低匹配焊接接头,热影响区软化时,增加热影响区宽度促进热影响区裂纹启裂;热影响区硬化时,减小热影响区宽度促进热影响区裂纹启裂. 高匹配焊接接头,热影响区无论软化、硬化,增加热影响区宽度均促进热影响区裂纹启裂.     

强度失配焊接接头的裂纹尖端张开位移数值分析

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进行了弹塑性分析,研究了焊缝与母材强度失配、裂纹长度、母材应力应变曲线类型等因素对焊接接头裂纹尖端张开位移的影响.结果表明,强度失配系数增大,焊接接头裂纹尖端张开位移值降低,裂纹长度越短,强度失配的影响越显著.母材无屈服平台时,裂纹尖端张开位移随外加应变的增大呈单调上升趋势,母材有屈服平台时,在高匹配或者裂纹长度较短时,裂纹尖端张开位移曲线会出现阶段性变化,这主要是由于母材形变硬化滞后焊缝变形所产生的.     

Production and bond strength of similar-titanium ultrasonic welded joints

The joinability of unalloyed titanium and the bond strength of similar titanium welded joints by ultrasonic welding were investigated. It turned out that sound welded joints of similar titanium were obtained by using the jig for fixing both base metals. In the case of non-fixing and fixing the lower base metal, sound welded joints were not usually obtained due to the slip between the two base metals. Producing welded joints having sufficient bond strength required a certain threshold value of the ultrasonic energy. When the ultrasonic welding was carried out under the condition where the ultrasonic energy was higher than a threshold value (approximately 2000 W s), the welded joints were fractured within the titanium base metal but not at the interface. The values of the bond strength were associated with the fixing method and the surface roughness of the base metals. The bond interface was joined metallurgically for the most part, although some small voids were observed on the bond interface by SEM and EPMA observation.     

焊接接头断裂准则工程化应用方法

针对单参数J积分反映焊接接头断裂场的困难，作者提出了一个适合于焊接接头裂端场的J～Q双参数准则。为了更加适合于工程实际应用，对双参数准则中的各参量进行了工程简化，通过有限元计算表明，新的简化方法能够更好地反映焊接接头裂端场的实质，并为焊接接头的安全性评定奠定了基础。     

复合材料界面裂纹焊接接头塑性发展方向与复合角依存关系的数值分析

针对熔合线含裂纹的不同强度组配焊接接头,应用弹塑性有限元方法对其裂端场塑性区和复合角进行数值计算,讨论了强度组配与裂端场塑性区的发展规律以及裂端场塑性区发展方向与复合角的关系.结果表明,强度匹配对其裂端场塑性区发展规律有很大影响,即裂端场塑性区优先向屈服强度较小的材料发展;在同一载荷作用下,低组配接头裂端场塑性区比高组配大;裂端场塑性区随着复合角的增大而减小,对于不等组配接头,在载荷小于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下,其塑性区发展方向与复合角呈现线性关系,而在载荷大于裂纹两边材料中较小的屈服强度值作用下则呈现非线性关系.     

Optimization of welding conditions for curvilinear joints

Welding conditions in welding curvilinear joints were optimized. The arc welding of structured panels with a thickness of 0.7 mm with curvilinear welded joints is used as an example to show the solution of the direct task of heat conductivity by the source method. The optimum distribution of the arc power along the length of the curvilinear welded joint with a constant width is determined.     

基于CDM法AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

采用临界距离法(CDM)中的点法和线法对AZ31B镁合金对接接头和横向十字接头进行疲劳评定.对两种焊接接头进行了疲劳试验,采用ANSYS有限元软件建模分析,计算出两种评定方法的局部应力参量Δσloc,拟合出相应的S-N曲线,并与疲劳试验结果进行了对比分析.结果表明,采用CDM法可以对镁合金焊接接头进行疲劳评定,其评定结果与疲劳试验结果相符合.依据应力集中大小可以有效预测疲劳断裂位置,在2×106循环次数下,两种焊接接头点法的疲劳强度分别为79.55和49.10MPa,线法的疲劳强度分别为79.01和44.38MPa.     

基于J~Q双参数准则的含缺陷焊接接头失效评定曲线(Ⅰ)

针对应力三轴性对裂纹尖端应力应变场的影响，结合均匀材料裂纹结构应力应变场的研究成果，提出了能反映焊接接头裂端实际应力应变场的J～Q双参数准则，并在此基础上得到了含缺陷焊接接头失效评定曲线的建立方法。通过有限元计算，分析了材料组配以及裂纹几何对文中所建立的焊接接头失效评定曲线的影响。基于工程实际，最后讨论了J～Q双参数焊接接头失效评定曲线的应用。