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。     

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     

焊接接头损伤条件下的断裂力学参量数值模拟

利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法研究了不同强度匹配焊接接头中母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律.结果表明,对于强度高匹配、等匹配和低匹配的焊接接头,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,焊缝区的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(母材屈服强度的升高),母材区断裂应变的变化对J积分值的影响作用减小.     

Effects of strength matching and crack depth on the fracture parameters for welded joints

ＥｆｆｅｃｔｓｏｆｓｔｒｅｎｇｔｈｍａｔｃｈｉｎｇａｎｄｃｒａｃｋｄｅｐｔｈｏｎｔｈｅｆｒａｃｔｕｒｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓｆｏｒｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔｓＴａｎｇＷｅｉａｎｄＳｈｉＹａｏｗｕ（Ｘｉ＇ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）Ａｂｓｔｒａ...     

低匹配管道焊接接头的安全评定

在给定裂纹尺寸和栽荷条件及材料的力学性能条件下，以欧盟提出的结构完整性评定方法（SINTAP）为依据，对低匹配X56管线钢含缺陷的环向内表面焊接接头进行安全评定，建立了低匹配X56管线钢焊接接头的二级评定曲线。评定结果表明，评定点在曲线范围内，说明该结构是安全的，取代了将焊接接头近似看作均匀低强材料进行评定的方法，提高了评定精度，降低了评定方法的保守度。     

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.     

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。     

A J-INTEGRAL ANALYSIS OF CRACKS IN OVERMATCHED WELDED JOINTS

The effects of material inhomogeneity and weld width of the overmatched welded joints with alongitudinal crack or flaw upon the J-interal,a characterizing parameter for elastoplasticfracture,have been studied.The overmatched weld is idealized to be a parallelly cracked andsandwiched hard layer,the yieht stress of which is higher than that of the base metal.Numeri-cal solutions were obtained by using elastoplastic finite element method under the assumptionof plane stress.The resuits show that the values of J-integral are remarkably affected by thematerial inhomogeneity ant the weld width especially when the nominal stress or nominalstrain is comparatively high,which,therfore,should be taken into account when evaluatingthe crack driving force for an overmatched joint.     

2519铝合金焊接接头的组织与性能

采用进4047焊丝对2519铝合金进行熔化极惰性气体保护焊(MIG),对焊接接头的力学性能和显微组织进行了研究.结果表明,2519铝合金焊接性能较好,由于热循环的作用,焊接接头的力学性能相对于基材发生了较大变化.2519铝合金焊接接头的力学性能低于基材的性能,焊缝处是合金接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区,强化相粒子发生过时效而粗化是形成软化区的主要原因.     

环焊接头强度对高应变海洋管道轴向承载能力的影响

基于应变设计的油气输送管道,环焊接头的强度对管道轴向变形能力起着至关重要的作用。以OD559×31.8 mm L485高应变海洋管道环缝为研究对象,采用有限元方法和数字图像相关法(DIC)拉伸试验及宽板拉伸试验,研究了GMAW环焊接头不同区域的强度变化对管道轴向承载能力的影响。结果表明,随焊缝金属强度的升高,管道轴向极限载荷和轴向平均应变增大,失效位置由焊缝向热影响区和母材转移;根焊金属占比小,热影响区很窄,高强匹配时根焊金属和热影响区强度对管道轴向极限载荷和轴向平均应变影响较小;在轴向载荷下,低强匹配环焊接头的母材、热影响区和焊缝的轴向应力和轴向应变分布极不均匀。受母材的拘束作用和焊缝金属自身的形变强化,低强匹配焊接接头的抗拉强度高于全焊缝金属,但变形和屈服主要集中在焊缝区域,容易导致管道环焊缝断裂失效。     

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.     

基于J~Q双参数准则的含缺陷焊接接头失效评定曲线研究(Ⅱ)

基于均匀材料裂纹结构应力应变场解的研究现状，考虑了应力三轴性对焊接接头裂纹尖端应力应变场的影响，建立了基于J～Q双参数准则的焊接接头失效评定曲线。对于焊接接头力学不均匀性对J积分和三轴性应力因子Q的影响，利用有限元数值解研究了J积分和Q因子的分布规律，结合工程实际，进一步通过曲线拟合得到了焊接接头失效评定曲线中各参量的工程估算方法。     

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   

Research on the creep damage and interfacial failure of dissimilarmetal welded joint between 10Cr9Mo1 VNbN and 12Cr1MoV steel

0　IntroductionAnewmodified 9Cr Mosteel (SA2 13T91orT91)pos sessesimprovedhightemperaturestrength ,excellentductili ty ,weldability ,heatfatigueproperties .Therefore ,T91hasbeenwidelyusedinelectricpower,petrochemicalplant,nu clearpowerstation ,andsoon[1～3] .Itisappliedtothefinalstagesofsuperheatersandreheatersinfossil firedpowerplants .However,lowalloypearlitesteel(12Cr1MoV)isstillusedintheearlierstages .Thus,therearealotofdissimilarmetalweldedjoints (DMWJs)betweenSA2 13T91and12Cr1Mo…     

FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织与力学性能

采用惯性摩擦焊连接FGH98合金,研究了热处理对FGH98合金惯性摩擦焊接头显微组织以及力学性能的影响。结果表明,原始态焊接接头焊合区主要由γ 和 γ′ 两相组成,γ′相在焊接过程中发生了回溶,残余γ′相尺寸和数量均明显降低,经过热处理后,焊合区晶粒尺寸、残余γ′ 相的尺寸和数量未发生明显变化;原始态焊接接头的焊合区的硬度值最高,在焊合区的中心区域存在硬度降低的现象,热处理态焊接接头显微硬度整体分布相比原始态硬度值未发生较大变化;焊接接头室温拉伸的断裂位置在母材区,屈服强度大于1 130 MPa,达到母材的93%以上;抗拉强度大于1 616 MPa,达到母材的99%以上;750 ℃拉伸的断裂位置在焊缝区,屈服强度大于1 025 MPa,达到母材的99%以上;抗拉强度大于1 197 MPa,达到母材同等水平。创新点：(1)采用惯性摩擦焊焊接FGH98镍基粉末高温合金,研究了热处理前后的焊接接头微观组织形貌。(2)结合微观组织分析,对力学性能进行了研究。     

Study on the J-Integral and Failure Assessment Line of Electron Beam Welded Thick TC4-DT Alloy Joints

The effects of strength mis-matching on J-integral and failure assessment line (FAL) of electron beam welded thick TC4-DT titanium alloy joints have been investigated.Elastic and elastic-plastic finite elements (FE) calculations on centre crack tensile (CCT) specimens were made,and the condition of 20% strength mis-matching was considered.The results indicate that the limit load of the joint can be substituted by that of the base metal.The error of substitution is less than 5%.The failure assessment lines for both over-matching and under-matching joints are increasingly close to that of the base metal,with the ratio of weld width to specimen width (H/W) decreasing.Moreover,the failure assessment lines of the joints can be devised using the stress-strain curves of the base metal,which will be convenient for the practical application of engineering structures     

碳钢焊接接头腐蚀的有限元模拟

由于焊接接头各区域之间耐蚀性和力学性能的差异,在接头处容易发生局部腐蚀,严重威胁着管线的安全运行,需要对接头腐蚀行为进行预测. 基于电偶腐蚀原理建立了碳钢焊接接头腐蚀的有限元模型,结合COMSOL软件,对三种温度下的接头腐蚀形貌进行了预测. 并利用该模型研究了焊缝余高、焊缝与母材的面积比以及焊缝缺陷对焊缝金属腐蚀速率的影响规律. 结果表明,该有限元模型不但能进行焊接接头腐蚀行为预测,而且可为输油气管道的焊接接头设计提供理论依据.     

裂纹位置对强度失配焊接接头极限载荷的影响

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹的强度失配焊接接头极限载荷进行了计算,研究了裂纹位于焊缝不同位置时对接头极限载荷的影响.结果表明,裂纹尺寸和焊缝宽度增大时,接头极限载荷接近均质焊缝的极限载荷,此时失配系数的影响很大;裂纹尺寸和焊缝宽度减小,不同失配系数接头的极限载荷逐渐趋于一致.当焊缝强度失配程度一定时,裂纹偏置量在裂纹尺寸较大且焊缝较宽时对接头极限载荷的影响较大,裂纹偏置量增大可使低匹配接头极限载荷提高,对高匹配接头则相反,随着裂纹尺寸和焊缝宽度的减小,裂纹偏置量对接头极限载荷的影响程度减弱.     

闪光焊FeCrAl合金管材的接头组织及性能

采用闪光焊对FeCrAl合金进行对接接头焊接,通过扫描电子显微镜及能谱仪等手段研究了焊接接头的显微组织特征、不同区域氧化物颗粒的分布情况及力学性能. 结果表明,闪光焊焊接FeCrAl合金所得焊接接头显微组织主要为等轴晶,在焊缝和热影响区氧化物未出现明显聚集及向晶界偏聚的现象,且在晶内和晶界都可以呈现弥散分布的特征;焊接接头抗拉强度值达到594 MPa,为母材强度的90.5%;接头断裂在焊缝区,整体呈现脆性断裂模式;焊缝晶粒的粗化导致焊缝区硬度降低,最终引起焊接接头出现软化.