焊接接头材料低周疲劳断口的分形分析

对16MnR压力容器用钢焊接接头应变控制的低周疲劳试验,运用计算机视觉系统测量疲劳断裂粗糙表面,用二维变差法(Variation Method)计算了断口(焊缝金属和焊接热影响区)的Hausdorff维数,发现其随循环滞回能的增加而降低,焊接热影响区断口的Hausdorff维数的变化比焊缝金属断口的Hausdorff维数变化大;建立了疲劳寿命同Hausdorff维数的关系,说明分形维数愈大疲劳寿命愈长。     

焊接接头低周疲劳损伤分形演化模型

用宏观与微观相结合的方法研究焊接接头疲劳损伤演变规律。认为焊接接头疲劳裂纹扩展路径在一定尺度范围内具有分形特征。用分形几何学方法建立裂纹扩展模型，将断裂力学的概念运用到损伤力学演化规律研究中，给出分形有效应力强度的表达式以及损伤演化率方程，推导出损伤演变方程，为从微观层次定量描述焊接结构疲劳断口特征及宏观疲劳断裂特性提供了一种新方法。     

Zr及Zr—4合金的循环耗散能,分形维数与疲劳寿命的关系

测定了纯Ｚｒ及Ｚｒ－４合金在室温和４００℃下低周疲劳寿命曲线,分别选用循环塑性耗散应变能和疲劳断口表面分形维数作为疲劳损伤参量,根据Ｚｒ及Ｚｒ－４合金表现为循环硬化,饱和、再软化三阶段的特征,建立了不同变形阶段的累积塑性耗散应变能表达式。结果表明,不同塑性应变幅下循环塑性耗散应变能与疲劳寿命之间满足指数关系。疲劳断口表面分形分析表明：分形维数与疲劳寿命之间也满足指数关系,循环塑性耗散能、分形维数与     

对接焊接接头的疲劳寿命预测

本文在Ｄ３６钢对接焊接接头的低周疲劳试验的基础上，利用Ｍａｎｓｏｎ－Ｃｏｆｆｉｎ定律对试验数据进行了分析处理，得出了焊接接头应变与疲劳寿命之间的关系，利用这一关系可以对任意应变下焊接接头的疲劳寿命进行预测。同时结合对疲劳断口显微分析，讨论了焊接接头疲劳寿命的影响因素。     

锆-4合金低周疲劳断口的小波分形特征研究

断口表面的分形维数是断裂表面粗糙度的一种度量，它和材料的韧性相关。应用小波分解技术，用“双毯法”提取了锆-4合金低周疲劳断口在低频、水平高频、垂直高频、对角高频方向上的分形维数。结果表明锆-4合金低周疲劳断口具有分形特征；分形维数与疲劳寿命有关，疲劳寿命越高，分形维数越大；随着分解级数的增加，不同寿命的断口分维值之间差距加大，小波分解的级数越多，越能获得有效的特征量；同一断口，放大倍数不同，分形维数差异较大。低倍下（≤4000XD），随分解级数增加，对角方向上高频信号变化更复杂，分维值上升较快；高倍下（≥8000XD），断口的复杂性降低。     

氢对TC4钛合金电子束焊接头疲劳断裂特性的影响

采用统计分析的方法研究了固溶氧对TC4钛合金电子束焊接头疲劳寿命的影响,并对接头试样的疲劳断裂位置和疲劳断口形貌进行了观察与分析.结果表明,氢显著降低了TC4钛合金试样的疲劳寿命,氢含量0.028％(质量分数)的钛合金的疲劳寿命仅为未充氢试样的一半,当氢含量增大到0.120％时,疲劳寿命降到了未充氢的五分之一.疲劳试样多数断于接头的热影响区,造成这一结果的主要原因是热影响区的组织不均匀性和氢含量相对较高.断口的形貌特征表明,氢促进了疲劳裂纹的萌生和增加了裂纹扩展的速度,导致钛合金电子束焊接头的疲劳寿命显著降低.     

TA15钛合金薄板激光-TIG复合焊接头疲劳性能研究

针对复合热源焊接在钛合金航空结构件的应用,开展了2.5 mm厚TA15钛合金薄板激光-TIG电弧复合热源对接结构焊接试验。并对TIG焊接头、复合热源焊接接头和母材进行了疲劳测试分析,分别计算各自在不同应力水平下的中值疲劳寿命,采用扫描电镜(SEM)对复合热源焊接接头疲劳试样断口进行观察以了解断裂路径。结果表明:复合热源焊接接头疲劳断裂发生在热影响区,复合热源焊接接头疲劳寿命大于TIG焊接头,在560、672、784、896 MPa应力水平下时复合热源接头疲劳寿命分别为母材的91.5%、90.6%、82.7%、84%。。断口由疲劳源区、裂纹稳定扩展区和瞬断区组成,起裂源位于试件表面。     

电子束局部热处理对TC4合金接头疲劳性能影响

通过低周轴向应变疲劳试验,研究了电子束局部热处理对TC4钛合金接头疲劳性能的影响.结果表明,电子束局部热处理TC4钛合金接头在疲劳过程中存在一定的软化行为;在一定的载荷条件下,与焊后未热处理状态相比,经过电子束局部热处理后,TC4钛合金电子束焊接接头的疲劳寿命可以提高30%以上.     

TA5钛合金焊接接头的低周疲劳性能

分析了TA5钛合金不同余高焊接接头的低周疲劳性能。结果表明，当TA5钛合金焊接接头工作在应变值小于0．35％时，焊接接头的低周疲劳寿命随焊接接头余高的增加而降低，当应变值高于0．35％时规律不明显。在较高应力应变条件下，呈循环软化特性，在低应力应变条件下的循环硬化特性不明显。同时，给出了焊接接头的循环应力应变曲线的表达式。以及焊接接头光滑试样的低周疲劳寿命表达式。     

TC11钛合金压气机盘闭模锻造过程中的缺陷预测

TC11钛合金压气机盘在实际生产中存在各种缺陷,降低了压气机盘的使用性能。将基于试验数据建立的TC11钛合金高温塑性变形时的延性损伤演化模型以及本构模型与有限元相结合,对某TC11钛合金压气机盘等温闭模锻造过程中的温度、等效应变和损伤变量的分布进行了数值分析,同时预测了塑性失稳区的位置。为优化其成形工艺提供了一种有效的方法。     

Examination of melting characteristics of pure titanium and welding procedure conditions. Welding of pure titanium,and joint performance (Report 1)

The results of investigations of special features of fatigue failure of the metal of welded joints using the new methods of fractal analysis of the fracture surfaces in metals science of welding are presented. The fractal dimension of the fracture surface is determined and its relationship with the kinetic characteristic of the process – the fatigue crack growth rate – is investigated. The relationships governing the effect of the composition of electrode coatings on the fatigue fracture characteristics are determined.     

FRACTAL ANALYSIS OF FRACTURE SURFACE OF WELDED JOINT UNDER LOW CYCLE FATIGUE

Hausdorff dimension of fracture surface roughness of welded joint,both welding metal andheat-affected zone.of pressure vessel steel 16MnR,tested under strain-controlled low-cyclefatigue,was examined with computer vision srstem and by two-dimensional variation method.Results show that it decreases with the increase of cyclic hysteresis energy.The Hausdorff di-mension variation at heat-affected zone is greater than that of weld metal.It is believed thatthe greater the fractal dimension is,the longer the fatigue life will be.     

涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型

目的 建立涂层风沙冲蚀损伤表面分形维数预测模型,重构冲蚀损伤表面形貌,为涂层风沙冲蚀损伤表面形貌研究提供基础。方法 进行了聚氨酯防腐面漆涂层风沙冲蚀损伤试验,建立了多粒径粒子冲击模型,利用赫兹接触理论求解冲击损伤面积及其分布概率,分析表面损伤的演化规律得到损伤面积增长迭代关系式,结合分形分布理论求解损伤表面分形维数,分析不同参数对理论模型的影响。利用理论模型重构损伤表面形貌、预测表面分形维数并与试验结果进行对比分析。结果 冲蚀试验中,随冲蚀时间、角度的增加,随机均匀分布的损伤区域逐渐叠加联通,分形维数也随之增大;表面分形维数存在最大值,斜角度下单粒子冲击损伤区域为彗星形。理论模型中,主导粒子粒径越大,分形维数初期增长速度越慢;冲击损伤面积越大,分形维数初期增长速度越快;损伤尺度系数越大,分形维数最大值越大;冲蚀前损伤面积越大,初始分形维数越大。对比理论模型与试验结果,重构损伤表面形貌损伤演化规律与试验结果相似,表面形貌余弦相似性及分形维数相关性系数均大于0.9。结论 通过分析固体粒子冲蚀现象特点和试验结果,发现风沙冲蚀是非线性的反馈的动力学系统,涂层冲蚀表面形貌具有迭代的损伤演化过程。...     

7075铝合金FSW接头腐蚀疲劳性能及断裂特征

以7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头为研究对象,对其显微组织结构、3.5% NaCl(质量分数)溶液腐蚀疲劳寿命和腐蚀疲劳断裂特征进行了研究,分析了7075铝合金搅拌摩擦焊接头的腐蚀疲劳性能及断裂过程.结果表明,7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳S-N曲线方程为lgN=5.845-0.014S,随着应力幅增大,腐蚀疲劳寿命大幅度降低;腐蚀疲劳裂纹起源于接头的热影响区,逐渐扩展最终断裂于接头的焊核区.腐蚀疲劳断口存在多个裂纹源,且受到应力集中作用的影响,裂纹源萌生于腐蚀坑处.高应力作用加剧了试样边角部分的腐蚀损伤,导致边角比平面位置腐蚀程度更严重.裂纹扩展区出现了明显的晶间断裂和疲劳辉纹;在腐蚀介质和交变载荷的共同作用下,裂纹扩展区腐蚀程度最重,晶界处产生了阳极溶解现象并产生了“冰糖块状”和“蚁巢状”的形貌特征;瞬断区产生了大量解理台阶和二次裂纹,为脆性断裂,在第二相粒子分布区域存在孔洞形貌特征.     

5A06铝合金焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能

采用自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统对5A06铝合金TIG焊焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能进行研究. 疲劳试验结果表明,圆柱状母材试件、圆柱状焊接接头试件和薄板状焊接接头试件,在经历107循环周次后,S-N曲线仍呈下降趋势,没有发现明显转折,传统意义上的疲劳极限并不存在. 焊接接头试件在107周次和109周次下的疲劳强度仅为母材的50%~70%. 通过扫描电子显微镜进行断口形貌观察发现:母材疲劳扩展区断口较焊接接头断口平整,瞬断区呈韧窝状,而无余高焊接接头试件存在气孔、夹杂等焊接缺陷,导致疲劳性能明显降低.     

Study of fractal character of the fusion line in dissimilar welded joint

The fractal dimension of the fusion line in different dissimilar welded joints is measured with Box Dimension Method.The non-scale region of the fusi on line with fractal character is calculated. The fusion line in the dissimilar welded joint is proved to be a fractal structure. The change and influence factors of the fractal dimension of the fusion line are studied.     

TC11钛合金电子束焊接接头超高周疲劳性能

采用天津大学自行研制的TJU-HJ-I型超声疲劳试验系统研究了TC11钛合金电子束焊焊接接头的超高周疲劳性能. 试验结果表明,TC11钛合金电子束焊接接头在107周次以上仍然会发生疲劳失效,S-N曲线呈现连续下降的趋势,没有明显的转折. 试件的断裂位置大多数为母材处,焊缝和热影响区的疲劳性能要比母材好,这与焊接接头的微观组织有关. 通过SEM对超声疲劳断口形貌进行观察发现,断裂试件的疲劳裂纹大部分在表面萌生,然而在应力范围较低时,疲劳裂纹的萌生位置有从表面转向次表面的趋势.     

On the Use of Infrared Thermography for Analysis of Fatigue Damage in Ti6Al4V-Welded Joints

The present work is aimed at comparatively studying fatigue damage evolution of a pulsed Nd:YAG laser beam-welded (LBW) joint and the base metal (BM) of Ti6Al4V alloy subjected to cyclic loading. To reveal crack nucleation and propagation during the fatigue process, in situ fatigue was generated using infrared measurement methods. The results indicate that the rate of damage accumulated in the LBW joint was higher than in the BM specimens during a fatigue test, which decreased the fatigue life of the LBW joint. This observation is attributable to the LBW joint fusion zone microstructure, which has a higher void nucleation and growth rate compared with the BM microstructure.     

7075-T6铝合金激光-MIG复合焊焊接接头疲劳寿命原位研究

本文对7075-T6铝合金激光复合焊焊接接头的疲劳寿命进行了探究。结果表明：疲劳裂纹萌生寿命与疲劳寿命之间存在着一定的比例关系。对于母材试样,该比值为64.5%;而对于焊接接头试样,该比值为20.2%。疲劳断口表面观察发现,母材试样的疲劳断口上存在大量韧窝,而焊接接头试样疲劳断口上存在许多气孔。这些气孔被认为是引起焊接接头疲劳裂纹萌生寿命急剧下降的主要原因。