硬夹层中含裂纹的非均质焊接接头的COD研究

本文将焊缝中含有裂纹的高匹配焊接接头或HAZ硬化区中含有裂纹的焊接接头以及过渡层较硬且其中含有裂纹的异种金属焊接接头简化为硬夹层中含有裂纹的非均质中心裂纹板,裂纹平行于硬夹层与软区的分界。用弹塑性有限元方法和云纹实验应运地这种模型的应变场、断裂参量COD等进行了研究。研究结果表明,材料的不均匀性对COD的影响是不可忽略的,特别当名义应力或名义应变较高时更是如此。COD随硬夹层宽度的增加而减小。     

力学不均匀性对焊接接头动态J积分影响的实验研究

用真空电子束焊的方法建立焊接接头的“软夹硬”非均匀体模型。用示波冲击的试验方法测出试件的动态断裂韧性,用该模型研究了焊接接头的力学不均匀性对其动态J积分的影响。结果表明,裂纹位于硬区材料,断裂韧性值理接近硬区材料,与软区材料的断裂韧性值差别较大;随夹层宽度增加,断裂韧性值减小,夹层宽度到某一值时,断裂韧性值趋于稳定。     

力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头J积分的影响

采用 MARC有限元程序提供的 Delorenzi虚拟裂纹扩展方法计算了平面应力条件下不同强度匹配的焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头在不同载荷的广义 J积分。计算结果表明 :力学不均匀性对含横向裂纹焊接接头的 J积分有重要影响 ,低匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值高于积分路径在焊缝内的 J积分值 ,高匹配焊接接头中积分路径穿越焊缝与母材界面的 J积分值低于积分路径在焊缝内的 J积分值 ;载荷越大 ,焊缝与母材的强度差别越大 ;积分路径中包含的焊缝与母材界面长度越大 ,J积分的差值越大。力学不均匀性对焊缝纵向受载的含横向裂纹的焊接接头 J积分的影响是由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不同造成的     

应力复合型裂纹焊接接头裂端场及其断裂参量分析

针对含Ⅰ+Ⅱ应力复合型裂纹的焊接接头,应用弹塑性有限元方法分析了其裂端应力场的分布规律。并对不同组配焊接接头的裂纹张开位移(COD)断裂参量及其复合角进行了数值计算,讨论了加载角度和接头强度组配对焊接接头中应力复合型裂纹的断裂行为及其断裂参量的影响机制。研究结果表明,无论何种强度组配,焊接接头裂纹尖端应力场的分布是不对称的。裂端上部发生锐化现象,而裂端下部发生钝化现象。断裂参量COD值的大小受接头组配的影响,因此,不能简单地采用全母材的性能代替接头进行焊接接头的断裂分析。加载角度对焊接接头中复合型裂纹Ⅰ、Ⅱ型主导性存在很大的影响,而接头强度组配对其影响不明显;而裂纹复合角则会受到加载角度及材料组配因素的影响。因此,在进行含应力复合型裂纹的焊接接头的COD断裂参量的计算时,必须考虑这些因素的综合影响作用。     

焊接接头中不均匀性因素与裂端拘束强度

采用有限元方法研究了平面应变条件下焊接接头中不均匀性因素对裂端拘束强度－应力三轴性的影响。结果表明焊接接头裂端应力三轴性焊缝和母材匹配性质及裂纹几何不同而变化。与均匀材料相比，高匹配接头裂端应力三轴性降低，低匹配接头裂端应力三轴性升高。裂纹变浅后，应力三轴性降低，屈服强度匹配的影响也更为显著。焊缝宽度变化时，裂端应力三轴性也有改变。这些对了解不同接头断裂行为，以改进焊接结构设计具有重要意义。     

计算机辅助焊接结构弹塑性断裂分析系统

焊接结构弹塑性断裂计算机辅助分析系统，综合国际流行的R6-Rev．3断裂评定方法、EPRI弹塑性断裂工程分析方法以及焊接力学不均匀裂纹体的弹塑性断裂工程准则，能够对含缺陷焊接结构进行失效FAD图分析、驱动力图分析以及稳定性分析。对于推动断裂力学的工程应用具有重要的意义。     

SS400钢焊接接头抗断性能的数值评估

SS400钢是一种超细晶粒、超纯净、具有优良综合力学性能的新一代钢铁材料，其焊接结构性能的研究对其推广应用具有重要的意义。文中通过数值分析方法，以SS400母材性能为参照，对其实际焊接接头的抗断裂性能进行评估。采用MARC商用软件，对不同中心贯穿裂纹尺寸的SS400母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊，焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作比较的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果，分析焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响，并依据全面屈服理论对断裂参量CTOD进行分析比较。结果表明，焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的纯母材。因此，该焊接接头拉伸板的抗断性能应优于纯母材。     

T型焊接接头的抗疲劳裂纹扩展设计研究

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹T型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端应力强度因子,探寻T型焊接接头的结构参数发生变化时,对相同载荷条件下表面裂纹应力强度因子的影响规律。采用研究结果指导T型焊接接头的设计,提高焊接机械结构的疲劳强度和可靠性,降低断裂事故的发生。     

J 积分在非均质焊接接头弹塑性断裂研究中的应用

应用弹塑性有限元法分析了J积分方法用于非均质焊接接头安全性评价的两个疑难问题：证实了J积分对于用来模拟一些典型的焊接接头的、裂纹平行于界面的软夹硬不均匀体仍然路径无关,而且J积分的能量率表达式仍危害适用。本文还对这种不均质条件下J积分的路径无关性进行了数学证明。探明了软夹硬不均匀体力学性能不均匀性对J积分值的影响规律：硬夹层两侧软区的屈服倾向于使J积分值增高;由于软区的屈服程度因硬夹层相对宽度h/2a而异,h/2a越小,相同载荷作用下的J积分值越大。     

高匹配焊接接头不均匀体低周疲劳损伤研究

将高匹配的焊接接头抽象为软夹硬力学不均匀体，并运用材料应力幅的变化定义一个新的损伤变量，运用损伤力学的方法对高匹配的焊接接头力学不均匀体在低周疲劳载茶下的损伤行为进行研究。研究结果发现对于高匹配的焊接接头，在低周疲劳的载荷条件下，随着中间高强度的焊缝宽度的增加，焊接接头在断裂时的循环次数将下降，而接头中损伤的发展则在加快。     

非均质焊接接头断裂行为预测研究

基于局部法定量研究了焊接接头中强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。首先由标准三点弯曲试样的断裂韧度值,得出反映材料脆性断裂的控制参量,再根据该参量对不同接头强度匹配下三点弯曲和双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测,当考虑由于延性裂纹扩展所造成的应力升高后,其结果与试验结果相当吻合。表明局部法能很好地描述材料的断裂行为。     

非均质焊接接头界面裂纹断裂表征参量的分析

结合双材料界面裂纹结构应力场的研究成果，分析非均质焊接接头界面裂纹结构裂端场的性能特点，对焊接接头COD参量的复合与分解途径进行讨论。基于有限元计算方法，对熔合线含裂纹焊接接头的COD值及其复合因子进行计算，指出非均质焊接接头不同于传统研究过程中假设裂纹处于焊接接头焊缝中间裂纹模型的情况，而是完全演化为Ⅰ型与Ⅱ型复合型界面裂纹结构模式。并进一步讨论不等组配界面裂纹焊接接头断裂参量及复合因子的影响因素。     

非均质焊接接头裂纹尖端塑性区

采用平面应力弹塑性大应变有限元法分析了非均质焊接接头裂纹尖端塑性区的扩展规律，指出在非均质焊接接头中存在着塑性变形的不同时性与不均匀性，且焊缝金属强度匹配、材料本构关系以及裂纹长度（韧带长度）对塑性区的发生发展均有重要影响。     

焊接接头脆性断裂评定的局部法研究进展

介绍了几种焊接结构断裂行为预测和评定方法的局限性。从理论基础、微观理论基础、评定方法等方面详细论述了焊接接头脆性断裂评定的局部法，并介绍了国内外研究状况及最新进展。指出研究各种塑性损伤模型在焊接接头中的可行性，探讨符合焊接接头特点的塑性损伤模型及控制参量的必要性。分析塑性损伤对Beremin解理断裂模型局部断裂参量的影响，进而利用局部法对焊接接头的脆性断裂行为进行科学预测。     

火电厂中铁素体/奥氏体钢焊接接头的蠕变断裂行为研究进展

综述了火电厂中铁素体/奥氏体钢焊接接头在服役过程中的显微组织演变和Ⅳ型裂纹的形成、扩展及蠕变断裂机制,重点分析了该类焊接接头薄弱位置的蠕变断裂行为,总结了铁素体钢热影响区发生蠕变断裂的影响因素,并给出了提高焊接接头蠕变性能的相关建议,最后对未来的研究方向进行了展望。     

焊接接头的腐蚀及微区测定

系统介绍了焊接接头的电化学不均匀性及其腐蚀的影响因素;介绍了焊接接头选择性腐蚀的经验评价及微区腐蚀的试验方法。     

40Cr钢法兰焊接接头断裂原因分析

通过宏观观察、金相分析和化学成分分析等方法,对40Cr钢法兰焊接接头的断裂原因进行了分析。结果表明,40Cr钢法兰焊接接头存在根部裂纹、焊趾裂纹、未熔合和未焊透等焊接缺陷,在应力的作用下,根部裂纹发生扩展,造成接头在使用过程中发生断裂。焊接工艺及操作不当导致法兰焊接接头产生根部裂纹,是其发生早期断裂的主要原因,并对焊接工艺提出了改进建议。     

裂纹位置对焊接接头断裂参量的影响

结合焊接结构的工程安全评定,针对焊接接头熔合线上容易出现缺陷的问题,本文利用有限元计算方法,编写了断裂参量J积分计算的有限元程序,并对裂纹位置不同时的焊接接头进行了有限元计算。结果表明,无论是平面应变还是平面应力条件下,焊接接头J积分值都与全母材和全焊缝材料不同;与此同时,裂纹位于熔合线上和裂纹处于焊缝中,焊接接头的J积分值也是有所差异的,并且,这种差异在平面应变状态下表现得更加明显。在实际工作中,对焊接接头的断裂参量的计算必须考虑裂纹所处位置的影响。     

焊接结构的脆性断裂及预防措施

1脆性断裂产生的原因焊按结构之所以发生脆性断裂是因为焊接接头处几何上的不连续性促使形式或多或少的焊接缺陷，从而引起应力集中，形成断裂源．还由于焊接接头处的力学性质的不均匀，使附近热影响区材料性质变脆，以及焊接接头处总是不可避免地要产生焊接变形及焊接残余应力，所有这些都可能成为焊接结构破坏的直接原因或间接原因。特别是一些直接受动载荷的焊接结构，或是处于低温工作环境时，焊接结构更易发生脆性断裂。２脆性断裂的特征脆性断裂在工程结构上是一种非常危险的破坏，其特点是裂纹扩展迅速，能量的消耗远小于韧性断裂，…     

铝合金焊接接头的低温断裂性能COD研究

为研究2A14T6铝合金焊接接头(焊缝/熔合线/热影响区/母材)的低温(77 K/4.2 K)断裂韧度,文中采用三点弯曲法,通过自主研制的低温位移传感器及力学测试系统,得到重要的低温裂纹张开位移(crack-tip opening displacement,COD)性能参数,并结合断口的微观结构具体分析形貌与断裂韧度的关系.研究结果表明,该测试系统能有效测量材料的低温裂纹张开位移参数δ;低温下断裂韧度为热影响区>母材>熔合线>焊缝;对低温断口的微观形貌观察显示,韧窝大而深的微观结构对应低温抵抗裂纹开裂能力强、韧性好.