焊接顺序对机械结构疲劳寿命影响研究

针对焊接机械结构中不可避免地产生焊接残余应力的现象,建立塔式起重机起重臂结构有限元模型,采用数值模拟的方法计算不同焊接顺序情况下焊接残余应力的大小,运用断裂力学知识分析焊接残余应力对结构疲劳强度的影响.计算结果表明:焊接顺序对结构焊接残余应力的分布及大小有着明显影响,交叉焊接并采用从中间向两端焊接产生的焊接残余应力较小;焊接残余应力降低结构的疲劳寿命,在塔式起重机生产制造过程中选择合理的焊接顺序,降低起重臂焊接残余应力,可提高其疲劳寿命.     

高温焊接对1.25Cr0.5Mo焊接构件疲劳寿命的影响

选取不同的温度(550,650,750,850℃)对1.25Cr0.5Mo钢进行高温焊接,在高温焊接及常温焊接后对焊件进行残余应力测试和疲劳试验.结果表明,550,650,750,850℃高温下焊接的试件,其焊缝热影响区的残余应力最大值(纵向、横向)比常温下焊接焊缝热影响区残余应力最大值(纵向、横向)都显著降低:纵向和横向降低幅度分为50.1%,48.9%;74.8%,67.4%;83.9%,79.4%;91%,89.7%.高温焊接试件的疲劳寿命的平均值比常温下焊接试件疲劳寿命的平均值分别提高31.02%,38.84%,47.23%和62.28%.结果表明,高温焊接能明显降低焊件的残余应力和提高焊件的疲劳寿命.     

焊接残余应力对Invar钢疲劳寿命影响分析

利用有限元软件MSC.Marc计算了液化石油天然气船液舱Invar钢薄膜的焊接温度场和残余应力场,并计算了焊接残余应力与液体晃荡压力耦合条件下焊缝处的疲劳寿命.结果表明,焊缝表面中心线上的节点的纵向残余应力可达298.1 MPa左右,焊缝纵向残余应力的峰值可达328.3 MPa左右,高于Invar钢的室温屈服强度280.1 MPa.由于焊接残余应力的存在,Invar钢薄膜焊缝的疲劳寿命约由2.1×106降低到1.7×105.     

计及焊接变形的薄板对接焊缝疲劳热点应力分析

为减轻重量及降低能耗,超大型船舶的上层建筑开始尝试使用薄板焊接结构. 然而现行的各国船级社规范不允许使用小于5 mm的薄板,其主要原因是薄板焊接变形对结构疲劳强度的影响机理尚未明晰. 以某在建巨型豪华游轮上层建筑的甲板分段为研究对象,通过三维激光扫描该对接焊结构实体并获取整体焊接变形数据,采用高阶多项式拟合得到该结构的初始焊接变形,利用通用有限元程序ANSYS对计及焊接变形的结构进行建模分析,并获取了焊缝周围疲劳热点应力的分布;提出了更加接近真实薄板焊接变形的拟合方法;探讨了焊接变形对疲劳热点应力分布的影响.     

焊接结构疲劳强度和疲劳寿命研究现状及展望

焊接广泛应用于压力容器、车辆等工程结构中,是机械结构重要的连接方式,基于应力的疲劳特性分析是其中的重要问题。综述目前国内外焊接接头疲劳强度理论研究现状,总结和对比各种焊接接头疲劳寿命评价方法优缺点及适用范围,为工程实际应用中分析焊接结构的疲劳寿命及安全性评估提供参考。指出基于应变的结构疲劳寿命预测是未来研究重点。     

气孔对铝合金焊接接头超长疲劳寿命的影响

采用超声疲劳试验方法对铝合金5052-H32焊接接头进行疲劳试验,研究其在超长寿命区间(107~109周次)的疲劳强度及失效机理.结果表明,相同疲劳寿命下焊接接头疲劳强度较母材下降了73.3%,在超高周疲劳区间仍然会发生疲劳破坏;断口观察发现焊接缺陷(气孔)是诱发疲劳裂纹萌生的主要原因.为揭示焊接缺陷对焊接接头疲劳裂纹萌生及扩展的影响,采用有限元技术分析了气孔对应力集中系数和裂纹尖端应力强度因子的影响.最后讨论了焊接缺陷对疲劳寿命的影响机制及裂纹扩展特性.     

铝合金对接接头设计及疲劳寿命分析

文中在分析了铝合金对接接头的基础上,进而分析了铝合金焊接结构,并选择结构进行建模和受力分析。首先,运用Abaqus软件建立了零部件模型,模拟焊接过程中受到的热载荷和热变形情况,通过改变参数对焊接过程和结果进行优化;然后,模拟施加外载荷、交变载荷,以此来分析振动过程中因交变载荷造成的影响;最后,通过Abaqus软件的加载插件Fe-safe得到疲劳寿命分析结果。通过Abaqus软件建立模型,结构可视化模型有利于载荷测验的分析,有助于结构的优化设计和制造,促进载荷分析进程,帮助减少载荷对结构的损害。     

薄板焊接变形分析

通过建立的薄板焊接有限元模型,对薄板结构件焊接变形进行有限元模拟,并对获得的薄板焊接温度场分布、应力场分布和变形规律进行了分析.结果显示,在整个焊接过程中,焊接薄板的平均温度在逐渐升高,直至准稳态状态;焊缝区域产生了拉应力,焊缝区域周边的母材金属则产生压应力,远离焊缝区域其残余应力较小;焊接变形成“马鞍”型.     

基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳寿命分析方法

建立了基于信息熵的铝合金焊接接头疲劳数据分析模型,通过对比分析各决策属性的信息分熵,研究了应力集中、板厚与载荷类型等因素对焊接结构疲劳破坏的定量贡献. 结果表明,三种应力类型疲劳数据分布的信息总熵分别为0.997 7,0.910 0和0.817 9,基于权重信息熵的降低的总趋势与S-N曲线标准偏差越来越小的情况存在一致性. 对于基于结构应力的疲劳数据分布,膜应力集中系数(SCFm)基于权重的信息分熵为0.675 4,对于结构应力疲劳数据分布起主要作用;对于等效结构应力,应力比的基于权重的信息分熵为0.622 3,说明应力比对于等效结构应力疲劳数据分布起重要作用.     

焊接残余应力及变形对各焊接结构动力特性的影响

为了实现结构的减振降噪,研究结构动力特性很有必要.目前,焊接过程中产生的残余应力及变形对结构动力特性的影响常常被人忽视,本文针对对接接头、T型接头及加筋板焊接结构,分别研究焊接残余应力及变形对其动力特性的影响.结果 表明:焊后残余应力导致两种接头及加筋板焊接结构各阶固有频率均有不同程度的变化;考虑焊接变形效应后,各阶固...     

预拉伸对铝合金焊接残余应力和变形的影响

在预拉伸应力作用下，进行了厚度为4mm的5A05铝合金试板的焊接，焊后残余应力及变形的测定结果表明．预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的纵向残余应力、纵向挠曲变形和平面变形。在弹性应力范由内，随着预应力的增大，试板的残余应力峰值、纵向挠曲变形及平面变形均逐渐减小。分析认为，预拉伸应力部分抵消了焊接区热膨胀产生的压缩应力，从而减小了压缩塑性变形，进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力水平，相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

水轮发电机喷管焊接变形的控制

CJA237—L—155/4×16.5水轮机组的喷管如图1所示。前缸筒原设计是用无缝不锈钢管加工制造,但由于当时买不到这种大直径管,所以采用图中所示的设计,用一事先将内壁镀铬的碳钢管筒镶套在喷管的前缸筒内,然后将两者焊成一体。因焊前镀铬钢管的内径尺寸已是装配尺寸,焊后不再进行任何机加工,所以给焊接带来一定难度。为了保证焊后的公差尺寸,在焊接工艺上制定了切实可行的施焊方案。     

薄板焊接变形的影响因素及控制

薄板焊接变形具有复杂性、多元性，从而严重影响了焊接质量，是国内外薄板焊接制造的一个技术难题。对薄板焊接变形的影响因素进行了论述，同时介绍了变形控制工艺措施。     

焊接结构超高周疲劳主S-N曲线拟合及寿命预测方法

超声波疲劳试验是获得焊接接头超高周疲劳强度的实用方法.?目前还没有有效方法能够预测和评估任意焊接接头形式的超声超高周疲劳寿命.?文中提出了一种超声简谐共振条件下,评估焊接接头疲劳寿命的瞬态结构应力法,以及超声超高周疲劳主S-N曲线拟合方法.?基于已公开的300个焊接接头试验数据,拟合了铝合金焊接接头20?kHz超高周主...     

焊接结构残余应力的测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布．研究了它们的分布规律．由于切割应为释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

不同疲劳评估方法对角变形接头寿命预测适用性对比

疲劳失效是海洋工程焊接结构主要失效形式之一。文中以存在5°角变形的海洋工程结构用钢对接接头为研究对象,开展了应力比为0.5的抗拉疲劳测试,并结合IIW,BS 7608等标准数据曲线,对比分析了名义应力法、结构应力法、缺口应力法及应变能密度法对存在角变形焊接接头疲劳性能评定的适用性。研究结果表明,对于存在角变形接头疲劳寿命评估,名义应力法和结构应力法具有较好的适用性;缺口应力法、应变能密度法疲劳评估结果相对较保守。     

超长寿命区间16Mn钢焊接接头疲劳性能

使用自行研制的TJU-HJ-Ⅰ型超声疲劳试验系统装置进行了16 Mn钢母材和焊接接头试件的超声疲劳性能试验,以探索其在超长疲劳寿命区间的疲劳行为.结果表明,无论母材还是焊接接头,其S-N曲线都是一条连续下降的曲线;在106～107循环周次范围内焊接接头不存在传统概念上的疲劳极限,载荷循环周次超过107甚至109以后,试件依然发生疲劳断裂.在超长寿命区间,焊接接头疲劳强度远低于母材的疲劳强度.使用现有疲劳极限数据去设计工作在超长寿命区间的焊接结构件是很危险的.     

结合S-N曲线和断裂力学的焊接结构疲劳寿命分析

针对焊接结构的疲劳裂纹演化过程,将焊接结构的疲劳寿命定义为裂纹萌生寿命N_i和裂纹扩展寿命N_p之和,提出一种结合S-N曲线和断裂力学理论的疲劳寿命分析方法.采用等效结构应力法和99%下限主S-N曲线计算焊接结构的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的裂纹看作为半椭圆表面裂纹.采用Paris裂纹扩展模型和半椭圆表面裂纹应力强度因子ΔK计算裂纹扩展寿命N_p.参照某起重机走行梁的疲劳试验结果进行对比和验证研究.结果表明,等效结构应力可以较好地表征复杂焊接结构的裂纹萌生特性,结合S-N曲线和断裂力学的疲劳寿命计算结果与试验结果具有较好的一致性.     

焊接结构残余应力和测定及其对疲劳裂纹扩展速率的影响

采用Ｘ射线法和切割应力释放法测定了焊接件残余应力的分布，研究了它们的分布规律，由于切割应力释放法可以近似模拟裂纹扩展时的残余应力的变化，从而查明了残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响。     

超声冲击强度对焊接接头疲劳寿命的影响

采用超声冲击处理方法对Q345B钢十字接头进行处理,对比分析了两种振幅下焊接接头疲劳寿命的变化. 结果表明,在25 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命相较18 μm振幅下焊接接头的疲劳寿命提高了4.3~7.6倍,从超声冲击处理后的宏观形貌、微观断口、冲击区域表层组织等方面比较分析了不同振幅下超声冲击疲劳延寿差异的原因,并建立有限元模型进行焊接温度场、应力场和超声冲击的数值模拟,将试验结果与有限元计算结果进行综合对比分析. 结果表明,同等冲击条件下振幅越大,压应力层更深,试件表面压应力值更大.