中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能

本文研究了中碳钢的低周疲劳寿命与塑性应变能之间的关系。结果表明,对于45钢拉压疲劳N_f=(W_f/ΔW)~(1/a)35钢扭转疲劳N_f=(U_f/ΔU)~(1/b)累积损伤规律∑(n_i/N_(if))~c=1     

A356合金的低周疲劳行为及塑性应变能

采用电解低钛铝合金、工业纯铝与Al-10Ti中间合金,制备了具有不同钛含量的电解加钛A356合金(EA356合金)和熔配加钛A356合金(MA356合金),研究了加钛方式和钛含量对A356合金的应变能密度和低周疲劳性能的影响。结果表明:4种合金均表现为明显的循环硬化行为;具有较高钛含量的E14、M14合金的循环硬化能力高于低钛含量的E10和M10合金;合金的塑性应变能密度受应变幅的影响且具有循环相关性;高应变幅时,塑性应变能较高但随循环周次变化较小;当应变幅较低时,合金的塑性应变能较小但变化较大,特别是塑性较好的E10和M10合金;无论是电解加钛还是熔配加钛,钛含量为0.1%的E10和M10合金的的塑性应变能密度和疲劳寿命均优于钛含量为0.14%的E14和M14合金;合金的疲劳寿命对加钛方式不敏感,在相同钛含量下,两种加钛方式的合金具有相近的低周疲劳寿命。     

形内自相似六边形蜂窝结构的应变能密度优化方法

层级材料具有优异的力学性能和吸能特性.提出一种面内分形的形内自相似六边形蜂窝结构,运用应变能密度优化方法,对三维形内自相似六边形蜂窝结构进行尺寸优化,分别得到应变能密度最大和应变能密度最小的优化结构,并与未经优化的形内自相似蜂窝结构及典型的圆形蜂窝结构进行吸能特性比较.结果表明:应变能密度最大的自相似蜂窝结构比应变能密...     

用局部法评定焊接接头的疲劳性能

采用16Mn钢非承载十字焊接接头疲劳试验结果对使用Dang Van准则的疲劳评定局部方法进行了研究。结果表明，有限元分析中应力集中区单元尺寸对局部参量计算有明显影响，为获得比较合理的预测结果需对焊趾应力集中区所划分的单元尺寸限定，当接头焊趾半径在0．15-0．8mm变化时应选择最小单元尺寸0．32-0．62mm计算局部参量；在此基础上Dang Van准则可以对焊态接头做出合理的评定，但Dang Van建议的卢值偏安全。此外，通过计算发现焊趾半径只影响局部很小区域(约0．5mm内)的应力集中分布，在某一深度(约0．5mm)后存在稳定的应力集中，因而建议采用距应力集中区最大应力处某一深度的应力参数计算Dang Van局部参量可能更为合理，这将减小局部参数对焊趾半径及单元尺寸的依赖性。     

基于弹性应变能密度的结构损伤与断裂判据

本文针对材料变形损伤与断裂过程进行了文献资料的综述,并在此基础上,总结出了由弹性应变能密度表征的结构损伤与断裂判据。该判据综合应用了连续损伤力学、细观损伤力学和断裂力学的方法,从材料力学性能参数和构件几何要素出发,对结构件的变形损伤和断裂行为进行了数学描述。     

厚板铝合金FSW和MIG焊接接头疲劳性能

对厚度10 mm的6082-T6铝合金搅拌摩擦焊(FSW)和MIG焊接接头的疲劳强度进行了试验研究,并与6082-T6母材疲劳性能进行了对比分析.结果表明,6082-T6母材的疲劳S-N曲线最高、MIG焊接接头S-N曲线度最低,而FSW接头的疲劳S-N曲线近似位于两者之间;在高应力区FSW疲劳强度低于MIG焊接接头、而在低应力区高于MIG焊接接头.大部分FSW试样疲劳裂纹启始于焊缝根部的"弱连接"缺陷,采用机械加工去掉1.4 mm厚度焊缝根部材料后,FSW疲劳强度明显提高并接近母材数据.厚板6082-T6铝合金FSW焊缝根部质量控制是影响疲劳性能的关键因素.     

焊趾TIG熔修对10Ni5CrMoV钢焊接接头弯曲疲劳性能的影响

采用悬臂弯曲疲劳试验方法比较了相同加载条件下焊趾TIG熔修与否的10Ni5CrMoV钢焊接接头的疲劳寿命．并对焊趾TIG熔修与否的焊接接头在加载条件下的应力应变场进行了有限元计算。结果表明TIG熔修对焊趾形状的改善作用能有效降低焊趾处的应力集中程度，明显提高10Ni5CrMoV钢焊接接头弯曲疲劳性能。     

十字接头间隙对焊趾和焊根应力集中系数的影响

采用有限元法研究了主板和角接板间隙的几何尺寸对十字接头应力集中系数的影响。结果表明：非承载十字接头间隙几何尺寸与焊趾和焊根处应力集中系数成线性关系;非承载十字接头的有限元建模可以忽略间隙的影响,但接头间隙对承载十字接头焊根和焊趾处的应力集中系数有很大的影响,在有限元建模时须考虑间隙的影响;从接头间隙的几何尺寸变动的角度对承载十字接头最终疲劳失效在焊根还是焊趾给出了解释,相关文献的试验结果证实了这种看法。     

压力对Al-5.0Cu-0.4Mn合金疲劳塑性应变能的影响

采用低周疲劳性能测试研究了不同压力对Al-5.0Cu-0.4Mn合金低周疲劳塑性应变能的影响。结果表明,不同压力下挤压铸造Al-5.0Cu-0.4Mn合金的塑性应变能密度均随着循环周次的增加而减小,并且压力越大,合金的塑性应变能密度下降的幅度越大;合金的塑性应变能密度跟循环应变幅的大小相关,同一应变幅下,压力下成形的合金塑性应变能密度更大;压力下塑性应变能密度差别在低寿命区比高寿命区大;压力越大,合金抵抗低周疲劳破坏的能力越好。     

基于能量耗散的Q460焊接接头疲劳强度评估

传统基于温度数据的疲劳强度预测方法,无法揭示疲劳过程背后的不可逆能量耗散机理.针对Q460焊接接头疲劳强度,提出一种新的基于不同载荷等级下能量耗散斜率转折的疲劳强度预测方法,即最大斜率法.采用红外热像仪测得的试件表面实时热像数据,建立高周疲劳过程能量耗散模型,并计算不同载荷等级下的Q460焊接接头能量耗散值.借助不同载...     

交变载荷作用下平面应力状态焊接接头焊趾处应力应变理论解的推导

基于弹塑性力学理论计算对接接头交变载荷作用下焊趾处应力和应变,以准确预测交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处的应力和应变值为目标,考察了不同加载情况下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论计算方法,并给出了交变载荷作用下平面应力状态对接接头焊趾处应力和应变的理论解.结果表明,在材料参数、载荷大小以及焊趾应力集中系数已知的前提下,根据提出的理论解的计算式可获得相应载荷时接头焊趾处的应力应变,为焊接接头在交变载荷下的疲劳失效预测提供理论指导.     

基于FIP的焊趾短裂纹行为仿真

短裂纹的成核与早期扩展是疲劳裂纹演变过程的重要组成部分,对疲劳裂纹的演变行为和寿命预测具有重要意义. 针对焊趾局部的微观结构短裂纹,以微观敏感的疲劳指标参量为主要驱动力,基于泰森多边形方法构建了焊趾区域的晶粒模型,模拟了微观结构短裂纹的早期演变过程. 通过与试验结果对比,证实了微观敏感的疲劳指标参量及其计算模型的合理性和有效性. 仿真结果表明,疲劳寿命同时受晶粒所在位置、晶粒尺寸和晶粒取向等因素的影响,晶粒取向的随机性对裂纹宏观尺寸的分散性具有重要作用.     

Parametric analysis of weld toe stress concentration in longitudinal attachments

Synopsis: A parametric FEM study was undertaken in order to evaluate the influence of the main geometric parameters on the weld toe stress concentration in longitudinal attachments.

The numerical model was prepared on the basis of the results of a number of experimental tests. A simple formula is proposed for determining the stress intensity factor for these types of joint as a function of the main geometrical parameters.

Based on the proposed formula, the influence of these parameters on the fatigue life of such joints is evaluated and discussed.     

高强钢厚板机器人激光焊接及接头硬度

采用高功率光纤激光焊接机器人对S355高强钢厚板进行高速焊接,获得无缺陷的焊缝,结合硬度实验研究焊接工艺参数对表面硬度的影响。结果表明：S355钢的基体硬度为190~200 HV时,其热影响区硬度会增加至450~500 HV;随着焊接速度增加或激光功率减小,焊缝平均硬度逐渐升高,热影响区的平均宽度逐渐减小。通过降低焊接速度可以缩小基体与焊缝的硬度差异。     

厚板T形接头焊接位置自主决策贝叶斯网络的实现

提出了一种基于贝叶斯网络模型的厚板T形接头GMAW焊接位置的实时自主决策方法。该方法首先根据视觉传感获得的坡口轮廓特征信息,将焊脚要求和当前填充状态转换为视觉描述特征,实现上述信息的实时判定,利用实时识别的焊缝轮廓特征点、判定的焊接状态建立贝叶斯网络模型,并依据焊接经验设计先验概率计算方法,利用自适应重要性抽样算法,基于最大后验概率准则实现焊接位置实时决策。 结果表明,与层次分析法的对比,提出的该模型能满足不同厚度T形接头多道焊焊接位置实时自主决策要求,具有更高的决策稳定性,对伪特征点的抗干扰能力强,其决策结果与依据焊接经验实施的决策结果一致,正确率约为95%。 该方法能提高焊接效率,同时可为提高厚板GMAW自动化焊接水平提供实现的途径。 创新点： (1)根据视觉传感获得的坡口轮廓特征信息,将焊脚要求和当前填充状态转换为视觉描述特征,实现上述信息的实时判定。 (2)利用实时识别的焊缝轮廓特征点、判定的焊接状态建立贝叶斯网络模型。 (3)依据焊接经验设计了贝叶斯网络中相应节点的先验概率计算方法。     

高强度桥梁钢焊接接头疲劳性能的研究

利用高频疲劳试验机对高强度桥梁钢焊接接头测定了应力比R>0条件下的应力.循环次数(S-N)曲线,并对疲劳断口进行观察.系统分析疲劳裂纹的形成、扩展以及瞬断过程.结果表明,高强度桥梁钢焊接接头在R>O条件下的疲劳极限为470 MPa,稍低于焊接接头的屈服强度,应力幅σ与循环次数,N的关系为lgN=36.9-13.743 81gσ;在较高应力幅下的疲劳裂纹起源于试样表面的某种缺陷,在较低加载应力幅下的疲劳裂纹起源于大尺寸的夹杂物;疲劳扩展区断口微观形貌为疲劳辉纹和微坑,在微坑中可以观察到第二相粒子,局部区域可以观察到二次裂纹;瞬断区断口形貌具有典型的韧窝特征.     

焊趾多裂纹的试验与仿真分析

焊接接头焊趾部位的疲劳裂纹多呈现为多裂纹形式.针对十字焊接接头,开展变幅载荷谱块下的拉伸疲劳试验,获得了表征裂纹瞬时前沿迹线的海滩条带的演变过程,验证了多裂纹的存在性,并且发现焊接接头焊趾处的多裂纹具有明显的不同步特性.采用有限元仿真技术,在焊趾部位分步插入多个半椭圆形初始裂纹,模拟了多裂纹的演变过程,获得了与试验断口一致的仿真结果.结果表明,裂纹融合导致裂纹前沿形状不断发生变化,最终有向半椭圆形状演变的趋势;焊接结构裂纹萌生和小裂纹扩展阶段在疲劳全过程中的寿命占比较大,具有不可忽略的影响.     

基于等效结构应力的电阻点焊疲劳寿命预测

采用基于等效结构应力的点焊疲劳寿命预测方法对搭接和剥离两种受力状态下的电阻点焊疲劳寿命进行有限元模拟,运用简化粱单元、壳单元和刚性粱单元建立点焊有限元模型,利用商业有限元软件进行线弹性分析获得点焊周边单元节点的节点力,由节点力计算焊点周边单元的等效结构应力,根据单一主S-N曲线确定点焊疲劳寿命.为了验证有限元建模及疲劳...