Investigation of Fatigue Crack Propagation in Spot-Welded Joints Based on Fracture Mechanics Approach

In this paper, fatigue crack propagation life of resistance spot welds in tensile-shear specimens is investigated based on the calculation of stress intensity factors and J-integral using three-dimensional finite element method. For comparison, experimental works on 5083-O aluminum alloy spot-welded joints have been carried out to verify the numerical predictions of fatigue crack propagation of welded joints. A lot of analyses have been performed to obtain stress intensity factors and J-integral in tensile-shear specimens of spot-welded joints by using commercial software ANSYS. These gathered data have been formulated by using statistical software SPSS. The results of fatigue propagation life and predicted fatigue crack path revealed very good agreement with the experimental fatigue test data and photograph of cross-section of the fatigued spot-weld specimens.     

TC4-DT钛合金电子束焊接接头疲劳断裂过程的原位观测

通过对TC4-DT钛合金焊接接头显微组织的观察和疲劳断裂过程的原位观测,分析了焊接接头的显微组织特征,研究了焊接接头的疲劳裂纹萌生与扩展行为.结果表明:TC4-DT焊接接头疲劳断裂于母材区,疲劳裂纹萌生于试样的边缘,裂纹既可以沿着初生α相扩展又能直接切过初生α相扩展,裂纹的萌生寿命占整个疲劳寿命的比例较大,裂纹的扩展寿命很短.     

Fracture Behaviour of Nickel-Titanium Laser Welded Joints

In this study, the effects of Nd:YAG laser welding on the fracture behavior of Ni-rich nickel-titanium sheets are analyzed by experimental investigations. The welding was carried out in open air conditions by using a special shielding/clamping system to avoid the chemical contamination of the molten zone and the formation of hot cracks. Mechanical tests of standard dog bone-shaped and single edge crack specimens were carried out to measure the stress-strain response and the fracture resistance of both the base and the welded materials. Furthermore, scanning electron microscopy observations of the fracture surfaces were carried out in order to better understand the failure mechanisms. Finally, systematic comparative studies between base and laser-welded materials were carried out.     

动载下焊接接头断裂行为预测

焊接结构在动载下使用时,为保证安全使用,常常要求其接头具有足够断裂韧性值,但由于动载断裂韧度测试复杂且成本高,因此研究者试图使用静载下的试验结果对动载下断裂行为进行预测和评定。有鉴于此,本文测试了在不同加载速率下,典型建筑用钢焊接接头的断裂韧度值。在准确把握材料在动载荷下本构关系的基础上,通过局部法,实现了由静载断裂韧度值对动载下接头断裂行为的成功预测。表明基于威布尔应力的局部法可有效地评定接头在高加载速率下的断裂行为。     

改善焊接接头疲劳强度的超声冲击装置

使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是一种国际上刚刚出现的新方法。本文对超声冲击试验装置进行了研究。研制成功了一台可以应用于实际冲击自理的样机,该装置配有自行研制成功的适用于压电超声冲击处理设备的专用超声波电源。首次将压电式陶瓷换能器引入超声冲击装置;提出了控制执行机构的输出端振幅,使之恒定不变,对超声冲击处理质量进行控制的思想;成功地对超声冲击处理这种负载变化极其剧烈的工作方式实现     

变幅载荷下摩擦焊接头疲劳寿命的分布及模拟

试验研究并分析了45钢摩擦焊接头切口件恒幅载荷下的疲劳性能,表明其疲劳寿命结果可很好地表示当量应力幅的函数,即Ni=C[△σ∧2/（1 n）eqv-(△σeqv)∧2/(1 n)th]∧-2,表达式中疲劳抗力系数C和疲劳门槛值（△σeqv)th服从对数正态分布。根据C和（△σeqv）th的物理意义及概率分布,可知疲劳试件个体间的差异可以由C、（△σeqv)th来区别,而疲劳试验结果的随机分散性产生于试件个体间的差异,据此提出了一种新的模拟45钢摩擦焊接头切口件变幅载荷下疲劳寿命试验及其分布的方法,给出了相应的模拟计算步骤,模拟结果与试验结果进行了比较,结果表明,45钢摩擦焊接头切口件在变幅载荷下的疲劳寿命分布的模拟结果服从对数正态分析,并与试验结果符合得很好。因此该模式方法可用于摩擦焊接结构的疲劳可靠性分析,从而节省大量的人力、物力。     

基于主S-N曲线法的搅拌摩擦焊接头疲劳性能分析

对壁厚4.0 mm的6005A-T6铝合金侧墙型材实施搅拌摩擦焊,分析焊后接头组织和疲劳性能,讨论了不同疲劳试验方案的可行性.采用等效结构应力计算法与Abaqus有限元分析相结合的方法,研究基于主S-N曲线法的铝合金型材搅拌摩擦焊接头疲劳性能,结果表明:设计L型卡具加载方案可行,试验夹具加载方式的不同对接头疲劳性能存在...     

利用低温破断方法对不锈钢焊接接头蠕变断口形貌的分析

利用低温破断方法研究了0Cr18Ni9不锈钢焊接接头的蠕变失效行为,通过对试样断口进行扫描电镜分析,探讨了温度和载荷对接头蠕变失效行为的影响,得到了试样断口形貌特征与温度和载荷的关系。     

利用低温破断方法对不锈钢焊接接头蠕变断口形貌的分析

利用低温破断方法研究了0Cr18Ni9不锈钢焊接接头的蠕变失效行为，通过对试样断口进行扫描电镜分析，探讨了温度和载荷对接头蠕变失效行为的影响，得到了试样断口形貌特征与温度和载荷的关系。     

Fatigue Assessment of Welded Joints in AZ31B Magnesium Alloy by a Critical Plane Method

通过有限元软件模拟横向十字接头的实际焊接过程,并进行温度场和应力场分析,采用基于Dang Van准则考虑焊接残余应力的临界面法对AZ31B镁合金典型角接头型式——横向十字接头进行了疲劳评定研究,并与疲劳试验结果进行对比分析。结果表明,法国焊接研究所提出的钢材参数及国内研究者提出的铝合金材料的参数均不适用于AZ31B镁合金横向十字接头,需要进行修正;经试验研究将参数修正为α*=0.5,β*=55 MPa,并拟合出相应的Dang Van图形,其结果与疲劳试验结果相吻合;说明修正后的临界面法可以对AZ31B镁合金横向十字接头进行合理的疲劳评定,而且依据应力集中大小,可以有效预测试件可能的疲劳断裂位置。     

Causes of Fracture of Welded Joints of Flexible Tubing String

Metal Science and Heat Treatment - Results of a study of failure of a continuous flexible tubing string transporting working environments under the conditions of alternate bending and corrosive...     

中缸体焊接接头断裂行为的有限元分析

液压支架中缸体是以焊接方式连接,那么焊缝位置的选择对于中缸体的使用寿命具有重要的影响。这样笔者分析了不同位置焊接接头的受力特点、应力强度因子以及与其相关的裂纹扩展速率(寿命评估)等断裂参数。通过不同位置焊接接头的有限元分析可知:焊接接头在中缸体中间时对压力的敏感性较强。应力强度因子的计算结果表明:对两种位置焊接接头的应力强度因子值的比较可以发现,焊接接头在中缸体中间时其应力强度因子值小于在中缸体端部时的应力强度因子值,说明了焊接接头在中间位置时抗疲劳和断裂能力较强。裂纹扩展速率试验结果表明:热影响区裂纹扩展速率大于焊缝的裂纹扩展速率,因此裂纹扩展沿着熔合线扩展的可能性更大。     

奥氏体型合金熔化焊接头微观组织不均匀性及对疲劳性能影响的研究

研究了１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ和ＧＨ１５０合金熔化焊接头微观组织的不均匀性及其对疲劳性能的影响。由金相分析方法得出它们热影响区组织的特殊性和接头各区域组织分布特点。结果表明,该焊接接头的熔合区组织不均性最为严重,是该接头疲劳性能最为薄弱的部位。用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ对接氩弧焊试样做低周疲劳试验得到：焊接试样的应变疲劳寿命比相应的光滑试样降低５０％左右,并且疲劳源几乎全部产生在熔合区     

高频机械冲击处理的焊接接头疲劳强度评定

目的研究结构应力法和缺口应力法评估经高频机械冲击处理的高强度钢焊接接头疲劳强度。方法在名义应力法相关的研究基础上,采用结构应力法和缺口应力法,分析四种常见焊接接头经高频机械冲击焊后处理的疲劳测试数据,通过统计分析得出各评估应力系统下合适的特征强度FAT值。将统计结果分别与各种焊接接头的疲劳测试数据对比,分析其FAT值的适用性。结果分别在结构应力系统和缺口应力系统下导出了特征疲劳强度推荐FAT值。它们采用随材料屈服强度变化的FAT等级和m=5的S-N斜率指数,且与各种接头的疲劳数据符合较好。结论经高频机械冲击处理后,钢材的焊接接头疲劳强度对材料屈服强度有明显的统计差异,需要采用随材料屈服强度变化的FAT等级。采用文中分析得出的结果,可以在不失安全的情况下,充分利用高强度钢材经高频机械冲击焊后处理的优异特性。     

深窄间隙焊接接头疲劳性能试验研究

通过高周疲劳试验,测定了大厚壁NiCrMoV钢深窄间隙埋弧焊焊接接头的S-N特征曲线.疲劳试验发现,疲劳试样断裂位置多发生在焊缝处,并对疲劳断口进行了SEM分析.发现疲劳裂纹源出现在材料内部,焊缝的裂纹源多萌生于焊接缺陷处,非金属夹杂是造成母材疲劳裂纹形核的原因.试验得出了该焊接接头的条件疲劳强度(N=5×107)为405 MPa,从而为结构设计工作人员提供了技术依据;严格控制焊接缺陷可改善整个接头的疲劳性能.     

搅拌摩擦焊接头疲劳行为研究现状

搅拌摩擦焊（FSW）接头的抗疲劳断裂特性是评定其构件使用性能的重要指标之一.本文对搅拌摩擦焊的接头疲劳行为研究现状做了比较详尽的总结,涉及S-N曲线、裂纹扩展速度da/dN和门槛值△Kth,腐蚀环境下的裂纹扩展速度和门槛值、显微组织及影响因素,并提出了今后需要解决的问题.     

低碳多元高强结构钢焊接接头疲劳强度试验及分析

对低碳多元高强结构钢焊接接头在应力比r=0．12下，采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法，进行了拉．拉疲劳强度试验。对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析，并对疲劳断口进行了扫描电镜观察。试验结果和分析表明：对接接头的疲劳极限σ0.12=230MPa；角接接头的疲劳极限σ0.12=130MPa；得到了两种接头型式的S-N曲线和P-S-N曲线方程。在应力水平250MPa、可靠度95％条件下，对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～18倍。疲劳断口分析认为，焊缝的焊趾和裂纹是影响高强钢疲劳强度的主要原因。     

异种钢接头熔合区的脆化与断裂行为

根据分层止裂原理设计了异种钢熔焊接头的冲击断裂试样,采用示波部功定量评定了熔合区的脆化行为,利用扫描电分析了熔合区的断裂机制,并研究了不同焊接材料及焊后热处理工艺规范对熔合区脆化与断裂行为的影响。研究结果表明,焊态熔合区的脆化主要是由马氏体引起民的,其断裂机制为马氏体的解理开裂。热处理后熔合区的危险经主要是由增碳层与脱碳层引起的,熔俣区的断裂机制为析出碳化物的无特征开裂及脱碳层的沿晶开裂。对于不同     

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。     

TA15钛合金焊接接头性能与断裂行为研究

对TA15钛合金氩弧焊和电子束焊焊接接头的性能与微观组织进行了分析研究,并结合断口观察,对其断裂行为进行了研究.结果表明,两种焊接接头强度均与母材相当,而塑性明显降低.焊接接头热影响区组织均呈现从粗大等轴组织到魏氏组织的过渡变化特征.疲劳断裂位置一般位于靠近熔合线的焊缝区域,主要原因是此区域存在组织突变和熔合线气孔.焊接气孔对接头疲劳性能影响较大.两种焊接接头疲劳断口特征存在明显区别.