高匹配焊接接头裂纹的J积分研究

本文研究了含有纵向裂纹或缺陷的高匹配焊接接头材料不均匀性和焊缝宽度对弹塑性断裂表征参量J积分的影响规律.高匹配焊缝被理想化为含有一平行裂纹的一个硬夹层,其屈服应力高于母材.在平面应力条件下利用弹塑性有限元计算得到数值解.研究结果表明,材料不均匀性和焊缝宽度对J积分值有显著影响,特别当名义应力或名义应变较高时影响更大.因此,估算高匹配接头的裂纹推力时必须对此加以考虑.     

非均质焊接接头裂纹尖端场的HRR主导性与J积分断裂判据

采用反射式贴片云纹干涉法对焊接接头裂纹尖端位移场了测量,并考察了非均质焊接接头中的ＨＲＲ主导有效性与Ｊ积分断裂判据的应用可行性,结果表明,至少对于本文所研究的情形而言,无论是Ａ５３７钢采用ＬＢ５２ＮＳ焊条施焊的高匹配接头,还是９％Ｎｉ钢,采用ＯＫ６９．４５焊条施焊的低匹配接头,横向位移场中ＨＲＲ主导失效,而纵向位移场中ｌｇｖ－ｌｇｒ的线性关系不同于焊缝或母绪的１／（ｎ＋１）。因此,在非均质焊接接头     

裂纹长度、焊缝宽度及强度组配对焊接接头J积分的影响

采用虚拟裂纹扩展法对焊接接头力学不均匀体的断裂参量J积分进行了数值模拟分析，考察了焊接接头J积分的守恒性以及不同的裂纹长度（a/W=0.1-0.5)，焊缝宽度（H／c=0.1-0.5)和强度组配（M＝0.6-1.4)在加载过程中对J积分的影响，计算结果表明：焊接接头裂纹尖端近场的J积分具有路径依赖性，而在远离裂尖的J积分表现出路径无关性。强度组配因子M对J积分值有很大的影响，焊缝宽度，裂纹长度对J积分值也有影响。     

含横向裂纹的力学不均匀焊接接头的J积分研究

利用MARC有限元程序提供的Delorenzi虚拟裂纹扩方法计算了平面应力条件下不同强度匹配的含横向裂纹的焊接接头模型在不同载荷下的广义J积分并对其进行了修正。通过对焊缝与母材的强度差别及积分路径中包含的焊缝与母材界面长度的修正,得到了适用于含横向裂纹的力学不均匀焊接接头的修正J积分。     

压力管道焊缝含环向表面裂纹J积分估算方法

基于SC .ENG(表面裂纹工程估算 )方法的基本原理 ,建立了弯矩作用下压力管道焊接接头含有内表面、等深度及有限长度环向表面裂纹的J积分近似估算公式 ,在计算公式中考虑了焊缝非匹配因素的影响。与SC .ENG1和SC .ENG2方法相对应 ,在此分别称所推导的J积分估算方法为SC .ENG3和SC .ENG4方法。该方法建立在塑性形变理论、Ramberg -osgood本构关系和等效原则基础上 ,通过使裂纹存在时的结构柔度与壁厚局部减薄时模拟结构的柔度相等的方式建立J积分的估算公式。有限元数值解验证了上述J积分估算公式的有效性     

关于焊接接头分区不均匀裂纹体的J积分

用反例证明了分区不均匀介质中J积分的不守恒性。注意到应力应变分量的间断性,提出了J^*积分以修正J积分。进而说明了J^*积分的守恒性、物理意义及其能量率表达式的适用性。对用有限元分析分区不均匀介质时,提出了界面单元的概念和构造方法。     

关于焊接接头分区不均匀裂纹体的J积分

用反例证明了分区不均匀介质中J 积分的不守恒性。注意到应力应变分量的间断性,提出了J~*积分以修正J 积分。进而说明了J~*积分的守恒性、物理意义及其能量率表达式的适用性。对用有限元分析分区不均匀介质时,提出了界面单元的概念和构造方法。     

裂纹深度和强度组配对焊接接头断裂性能的影响

利用弹塑性有限元计算和三点弯曲试验对不同裂纹深度，不同强度组配焊接接头试样的断裂性能进行了研究，着重讨论了裂纹深度和组配的不同对焊接接头试样加载过程中塑性区形状及大小，深浅裂纹分界点，抗断性能，裂纹尖端张开位移ＣＴＯＤ，Ｊ积分的影响。结果表明，裂纹越浅。加载时塑性区域大，断裂韧性值越高，高组配焊接接头试样加载时由于塑性区扩展到母材而具有较大的塑性区，低组配焊接接头试样加载时塑性区被抑制在焊缝中，尺     

X56钢焊接接头J-R曲线的研究

根据BS7448断裂韧度试验标准,采用多试样方法,测试了X56管线钢焊接接头的低温(-5℃)J-R曲线。取尺寸为B(板厚)×2B、缺口方向为板厚方向、带预制疲劳裂纹的标准试样进行三点弯试验。采用两个夹式引伸计在-5℃下分别得到焊缝和热影响区(HAZ)的双P-V曲线来计算施力点位移,从而得到J积分值。然后对数据点进行拟合得到J-R曲线,计算出J0.2,确定了材料的断裂韧度。通过对HAZ试样剖面分析表明,所有试样的裂纹尖端全部落在HAZ,从而验证了试验结果的可靠性。试验将BS7448标准应用于焊接接头J-R曲线的测定,试验结果为ECA评估提供了重要依据。     

焊缝的非匹配对含表面裂纹管道接头J积分的影响研究

采用有限元方法对几种匹配情况下管道接头表面裂纹的J积分值进行了计算,结果表明焊缝强度匹配以及应变硬化参数匹配的影响随载荷加大而加大,但应变参数匹配影响比强度匹配影响小。对强度匹配对J积分值的影响进行了详细讨论,其结果表明对于高匹配接头来说,J焊缝金属相似文献   

Study on fracture mechanics parameters of surface crack in overmatched weldments

In this paper, the J-integral of surface cracks in overmatched weldments with different matching ratio has been investigated using direct evaluation method. The influence of matching ratio of joints on the crack driving forces (J-i ntegral, crack mouth opening displacement CMOD) and strain distributions along the contour have been discussed in detail. The results indicate that the comprehe nsive effects of crack position and the matching ratio of welded joint dominate the distribution of strain along the contour. Moreover, the crack driving force increases with the decrease of the matching ratios in overmatched weldments.     

GH536高温合金焊接接头疲劳裂纹萌生与扩展原位试验研究

采用原位疲劳试验方法,实时观察了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展行为,从而揭示了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展机制：疲劳加载过程中,位错沿滑移带在晶界前沿塞积,晶界阻碍位错运动,裂纹沿滑移带开裂,萌生疲劳裂纹;疲劳裂纹扩展初期,受单滑移的交替作用,裂纹呈“Z”字型向前扩展,随后裂纹的扩展逐渐以主应力控制为主,垂直于加载方向、平直向前扩展;GH536合金焊接接头组织中的晶界和碳化物会阻碍疲劳裂纹的扩展。     

焊接接头裂纹尖端应变场的云纹干涉法

以海洋平台用钢Ａ５３７采用ＬＢ５２ＮＳ焊条施焊的高匹配中心裂纹试件为例，本文引入一种新的光力学方法－反射式贴片云纹干涉法及其剪切技术，对该方法的基本原理与试验技术进行了系统论述，并结合小型宽板拉伸试验成功地应用于接头裂纹尖端应变场的测试，由于该方法有高灵敏度（虚栅频率≥６００Ｌ／ｍｍ）和极宽的可调量程，对横向应变场的测试更为有利。     

Effect of Carbon Migration on Interface Fatigue Crack Growth Behavior in 9Cr/CrMoV Dissimilar Welded Joint

Fatigue crack growth (FCG) behavior of 9Cr/CrMoV dissimilar welded joint at elevated temperature and different stress ratios was investigated. Attention was paid to the region near the fusion line of 9Cr where carbon-enriched zone (CEZ) and carbon-depleted zone (CDZ) formed due to carbon migration during the welding process. Hard and brittle tempered martensite dominated the stress ratio-insensitive FCG behavior in the coarse grain zone (CGZ) of 9Cr-HAZ. For crack near the CGZ-CEZ interface, crack deflection through the CEZ and into the CDZ was observed, accompanied by an accelerating FCG rate. Compared with the severe plastic deformation near the secondary crack in 9Cr-CGZ, the electron back-scattered diffraction analysis showed less deformation and lower resistance in the direction toward the brittle CEZ, which resulted in the transverse deflection. In spite of the plastic feature in CDZ revealed by fracture morphology, the less carbides due to carbon migration led to lower strength and weaker FCG resistance property in this region. In conclusion, the plasticity deterioration in CEZ and strength loss in CDZ accounted for the FCG path deflection and FCG rate acceleration, respectively, which aggravated the worst FCG resistance property of 9Cr-HAZ in the dissimilar welded joint.     

Fatigue Crack Propagation Behavior of as-Extruded AZ31B Mg Alloy Welded Joint

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

超声冲击对焊接接头表面质量的影响

焊接是船舶、飞机、汽车、火车、压力容器、起重设备等大结构、复杂结构的重要加工方法。焊接结构的失效尤其是疲劳失效大多起始于焊接接头表面,因此对焊接接头表面质量的优化可改善焊接结构的性能,延长使用寿命。综述了超声冲击在焊接接头表面质量改进中的研究现状。分析了超声冲击对焊接接头表面几何形状的影响,指出超声冲击增大焊趾处圆弧过渡半径、降低应力集中系数和减小缺口效应的作用。总结了超声冲击对焊接接头表面残余应力的影响,指出超声冲击通过宏观塑性变形引发微观位错运动和增殖的机制,由此在焊接接头表面和次表面产生有益的残余压应力。阐述了超声冲击对焊接接头表面组织形态的影响,指出超声冲击在产生宏观织构和细化晶粒方面的作用。简述了超声冲击对提高焊接接头显微硬度和消除表面缺陷等方面的有利影响,同时指出合理的超声冲击参数才能降低焊接接头的表面粗糙度。最后,分析了目前研究存在的问题并对未来研究方向进行了展望。     

超声冲击强化焊接接头及金属表面强化研究进展

工程机械零件及焊接结构在服役过程中常常因为表面发生磨损、腐蚀和疲劳断裂而失效,而失效形式与其表面加工质量、应力分布状态和表面性能等因素密切相关。超声冲击是一种利用超声波振动驱动冲击针高速撞击工件表面,使工件表面产生塑性变形和残余压应力的表面强化技术,具有效率高、加工精度高以及加工范围广等优势。概述了超声冲击处理技术在焊接接头处理、金属材料表面强化、激光熔覆–超声冲击复合处理以及超声冲击–化学处理复合强化等方面的研究现状及进展。在此基础上,重点综述了超声冲击处理Al、Mg合金及合金钢焊接接头残余应力、力学性能及抗疲劳性能的变化,归纳了传统金属材料以及新兴高熵合金表面超声冲击处理后的组织、微观亚结构及性能变化,总结了超声冲击对激光改性层组织性能的影响规律以及超声冲击预处理对离子渗氮/渗硫层形成及其性能的影响等。超声冲击处理明显降低了焊接接头的残余拉应力,有效提高其疲劳强度,使金属和涂层表面产生纳米化组织,显著提升材料的表面硬度、耐磨性能、耐蚀性能以及耐高温性能,从而延长工程构件的服役寿命。显然,超声冲击处理技术与表面涂层技术相结合,为工程零部件表面强化提供了新的思路。对于表面涂层,超声冲击...     

基于J参量的管道环焊缝表面缺陷塑性撕裂评定

基于英国标准BS7910中的三级评定规程(3C),采用SC.ENG (表面裂纹工程估算方法) J 积分工程估算方法对承受纯弯曲载荷作用的管道环焊缝表面裂纹进行塑性撕裂评定.以X56钢管道环焊缝内表面缺陷为算例,讨论了选用 J 参量进行含缺陷结构的塑性撕裂评定时,裂纹尺寸和断裂评定参量选取对评定曲线及评定结果的影响规律,提出了在J积分评定中选择参量J mat确定评定点较Jg更趋合理.研究内容不仅对管线铺设安全评价具有指导作用,而且对含缺陷结构的塑性撕裂评定在工程上的应用具有推广和借鉴价值.