断裂应变对含损伤焊接接头裂纹扩展驱动力影响的数值

利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法，对含有损伤的焊接接头三点弯曲裂纹试样进行了模拟计算，讨论了母材区的断裂应变εfB的变化对焊缝区裂纹的扩展驱动力J积分的影响规律。结果表明，焊缝中裂纹的断裂行为受到焊缝两侧母材断裂应变的明显影响。对于无论何种强度匹配的接头，在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下，随着母材区断裂应变的减小，损伤率的增加，损伤区的扩大，焊缝中裂纹韧带区塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高；随着接头强度匹配比M的降低(即母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱；随着焊缝宽度的逐渐增加，母材断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱，焊接接头试样的计算J积分值逐渐趋向于全焊缝材料试样计算得到的J积分值；当焊缝宽度增加到2H／a约为0．6时，母材断裂应变的变化对焊缝区裂纹扩展驱动力J积分的影响作用完全消失。     

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   

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.     

宏观力学不均匀性对焊接接头动态J积分的影响

焊接接头是一个宏观力学不均匀体，力学不均匀性对焊接接头的动态断裂行为有重要的影响。采用MARC有限元程序，对含焊缝中心裂纹的低匹配焊接接头三点弯曲试样的动态断裂响应进行了计算模拟，并采用虚拟裂纹扩展方法计算了动态J积分断裂参量。作为比较，计算了相同条件下全母材及全焊缝三点弯曲试样的动态响应。由于惯性效应的作用，动态载荷响应曲线周期振动，焊接接头试样的动态载荷响应值介于全母材与全焊缝之间。用虚拟裂纹扩展方法计算的动态J积分与路径无关，惯性效应对动态J积分基本没有影响。低匹配焊接接头的动态J积分低于全母材而高于全焊缝。研究结果为承受动载的焊接结构安全评定奠定了基础。     

窄间隙焊接接头断裂力学参量J积分数值计算

根据焊接接头微区性能不均匀性,提出了微区匹配概念,采用微冲剪方法测试了核电焊接转子窄间隙焊接接头的抗剪强度,并由均质母材拟合确定了抗剪强度与屈服强度间的关系,反推得到整体焊接接头微区屈服强度,研究了焊接力学不均匀性对断裂力学参量J积分的影响.结果表明,当加载位置不同时J积分都随着载荷的增加而逐渐增大,且当载荷高于0.8倍极限载荷时,裂纹尖端进入塑形阶段,J积分值增长迅速.在相同的裂纹长度和载荷作用下,微区低匹配J积分值要高于微区高匹配J积分值,但加载区域微区匹配的不均匀性会使J积分值产生微区波动.     

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。     

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.     

大口径X80钢级管道环焊缝断裂韧性需求研究

采用有限元方法建立了D1 422 mm厚壁X80钢管自动焊焊接接头数值模型,通过环焊缝强度匹配、母材屈强比等参数对焊缝裂纹驱动力的影响规律进行研究,确定在不同管材强度等级及焊缝特性等工况下的韧性指标。结果表明：提高焊缝区强度匹配能够有效减小接头的裂纹扩展驱动力,降低断裂韧性需求,降低母材屈强比会使相同强度匹配条件下的裂纹扩展驱动力更小。目前工程标准中的断裂韧性值能够满足管道断裂控制要求。     

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。     

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     

STUDY ON DYNAMIC J-INTEGRAL OF MECHANICAL HETEROGENEOUS WELDED JOINT

Welded joint is a mechanical heterogeneous body, and mechanical heterogeneity has great effect on dynamic fracture behaviour of welded joints. In the present investigation, dynamic response curve and dynamic J-integral of practical undermatched welded joint and whole base and whole weld three-point-bend (TPB) models containing longitudinal crack are computed. Dynamic J-integral is evaluated using virtual crack extension (VCE) method and the computation is performed using MARC finite element code. Because of the effect of inertia,dynamic load response curve of computed model waves periodically. Dynamic J-integral evaluated by VCE method is path independent. The effect of inertia has little influence on dynamic J-integral curve. The value of dynamic J-integral of undermatched welded joint is lower than that of whole base metal and higher than that of whole weld metal. The results establish the foundation of safety evaluation for dynamic loaded welded structures.     

薄片状TiNi形状记忆合金的激光对接焊

采用低功率脉冲激光对厚度为0.2mm的TiNi形状记忆合金进行了对接焊,研究了接头的抗拉强度、断裂应变、相变过程和形状记忆效应.试验发现,低功率脉冲激光能够实现薄片状TiNi合金的良好焊接.冷轧态TiNi合金焊后接头的强度达到母材的97%,断裂应变为母材的95%,对接头进行焊后退火处理其强度有所提高,高于冷轧态母材、达到退火态母材的63.6%,断裂应变为退火态母材的82.5%.冷轧态TiNi合金焊接接头经焊后退火处理,其相变过程和退火态母材接近,形状记忆效应基本和退火态母材相同.     

基于等承载能力原则的低匹配对接接头设计

根据对接接头的应力分布特点,提出了低匹配接头焊缝与母材具有相等静载承载能力的条件,即焊根处应力集中因子与接头匹配比（焊缝金属与母材的屈服强度的比值）相等。通过有限元计算及其结果的回归分析,建立了对接接头几何参数与焊根处应力集中因子经验方程。针对高强钢焊接结构的应用,以焊缝与母材静载等强承载为原则,进行了低匹配对接接头的几何形状设计。结果表明,该几何形状设计不仅可在较大范围内选择匹配比而不必降低应用载荷,而且接头断裂模式由局部屈服断裂向整个接头的全面屈服断裂转变,该接头设计对于高强钢低匹配接头的应用具有重要意义。     

高铌X80管道不同强度匹配环焊接头性能及应变演化

为探究管道环焊缝断裂失效机理,测试了两种不同强度匹配的高铌X80环焊缝接头的组织和性能,并借助数字图像相关法(digital image correlation,DIC)观测了焊接接头在拉伸载荷下的应变行为.结果表明,低强匹配和高强匹配的高铌X80管道环焊接头均具有较好的冲击韧性,二者的夏比冲击吸收能量平均值相当,热影...     

为较高强度的结构钢选择焊接材料须考虑的两个因素

研究了焊缝金属相对宽度和焊缝金属强度对接头性能的影响。结果表明：随低强焊缝金属相对宽度变小,接头抗拉强度增大;焊缝金属相对宽度不大时,焊缝与母材实际等强的接头具有最优抗脆断性能,按实际等强原则选择焊接材料可提高焊接结构的可靠性,焊缝低强组配较超强组配合理。焊缝过分超强或过分低强均使接头抗脆断性能恶化。     

不同组配P91钢焊接接头断裂性能的试验研究

采用JR阻力曲线试验方法，研究了强度组配对P91钢焊接接头不同区域断裂性能的影响规律，并分析了不同组配P91钢焊接接头的硬度分布。结果表明，焊接热循环对其热影响区的性能没有明显的影响；低组配焊接接头焊缝区的断裂阻力要高于高组配焊接接头焊缝区的断裂阻力，即强度低组配有利于提高P91钢焊缝的抗断性能；对于熔合线区域，试验结果体现出类似的规律，即随组配比的降低，熔合线区域的抗断性能升高；而无论何种强度组配的P91钢焊接接头。其焊缝金属的抗断性能均优于熔合线区域。     

高组配焊接接头表面裂纹J积分试验研究

实际构件中大量存在着半穿型的焊接表面裂纹,对于这种力学性能不均匀三维裂纹体的弹塑性断裂力学参量的探讨还比较缺乏,利用Ｊ积分直接测试方法以及适当的理论弹性修正,对存在不同组配比的高组配焊接接头焊缝区的三维表面裂纹的Ｊ积分进行试验研究,着重讨论了接头组配比对焊接接头试样加载过程中裂纹扩展驱动力（Ｊ积分、裂纹嘴张开位移ＣＭＯＤ）、应变沿积分路径分布的影响。结果表明,焊接接头试样上应变的分布趋势取决于裂纹     

含表面裂纹非匹配焊接接头的断裂行为

测试了两种超高强度钢低匹配接头母材、焊缝和热影响区的表面裂纹断裂韧性,比较了母材与热影响区的断裂韧度概率分布.同时采用有限元方法分析了匹配因子和裂纹位置对裂纹尖端张开应力和应力三轴度的影响.结果表明,当裂纹位于热影响区时,由于软焊缝使其应力三轴度降低,其断裂韧性明显好于母材;而当裂纹位于焊缝一侧时,匹配因子越高,距熔合线越远,则应力三轴度越低,断裂韧性越好;当裂纹位于焊缝中心时,两种匹配的断裂韧度相当.从而解释了试验结果.