不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结构分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力邓熔池尾部应变场进行了模拟。首先,通过单元再生方案,消除了焊接构件中熔池有对熔池尾部应力应变场的影响。其次,通过加大材料的线膨胀系数,２了凝固收缩对熔池尾部应力就变场的影响,最终得到了各种条件下的焊接应力－应变场。引外,本文将机械庆变随时间变化绵关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线,从而获得了凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹的预测奠定了基础。     

断裂应变对含损伤焊接接头裂纹扩展驱动力影响的数值

利用弹塑性损伤-应变耦合有限元方法，对含有损伤的焊接接头三点弯曲裂纹试样进行了模拟计算，讨论了母材区的断裂应变εfB的变化对焊缝区裂纹的扩展驱动力J积分的影响规律。结果表明，焊缝中裂纹的断裂行为受到焊缝两侧母材断裂应变的明显影响。对于无论何种强度匹配的接头，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，损伤率的增加，损伤区的扩大，焊缝中裂纹韧带区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(即母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱；随着焊缝宽度的逐渐增加，母材断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱，焊接接头试样的计算J积分值逐渐趋向于全焊缝材料试样计算得到的J积分值；当焊缝宽度增加到2H／a约为0．6时，母材断裂应变的变化对焊缝区裂纹扩展驱动力J积分的影响作用完全消失。     

电热管焊接接头挤压裂纹的分析

针对电热管焊接接头挤压产生的裂纹,通过采用金相显微镜观察其金相组织并用直读光谱对原材料成分进行化学成分分析,排除了成分、焊接工艺规范等的影响。经过对挤压过程分析,发现应力集中点是产生裂纹的主要原因,并提出了改进的方法。     

16MnR钢高压除氧器焊接接头裂纹的成因

本文采用电镜，Ｘ射线衍射分析、裂纹扩展速率ｄａ／ｄＮ及门槛值△Ｋｔｈ试验，研究了火力发电厂１６ＭｎＲ钢高压除氧器焊接接头裂纹的形成原因，结果表明，原发裂纹为延迟裂纹，运行工况下，裂纹以应力腐蚀裂纹方式扩展。     

焊接速度与T型焊接接头固有应变的相关性

采用热弹塑性有限元方法对T型焊接接头固有应变与焊接速度之间的相关性进行研究。基于有限元软件Sysweld计算得到焊接速度为5~11 mm/s等7个方案下的横向、纵向和等效固有应变值,并绘出焊接速度与横向、纵向和等效固有应变的曲线图,再通过数值分析方法计算其线性相关系数r以验证其线性相关性。结果表明,焊接速度与T型接头横向、纵向及等效固有应变存在良好的线性相关性,且横向固有应变受焊接速度的影响最大,纵向固有应变受焊接速度的影响较小。采用最小二乘法拟合出最佳趋近直线。     

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.     

不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力即熔池尾部应变场进行了模拟.首先,通过单元再生方案,消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响.其次,通过加大材料的线膨胀系数,考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响,最终得到了各种条件下的焊接应力 -应变场.此外,本文将机械应变随时间变化的关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线,从而获得了凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹的预测奠定了基础.     

随焊冲击碾压减小应力变形防止热裂纹应变场分析

随焊冲击碾压法(weld with Trailing Impact Rolling，WTIR)是一种降低应力、减小变形防止热裂纹的新方法。文中分析了在前后冲击碾压轮作用下，焊缝金属塑性流动和应变场的变化规律，揭示了这种方法的机理。前轮周面内凹，迫使焊缝金属由焊趾处向焊缝中心流动，对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一个横向挤压塑性应变，减小甚至抵消致裂的拉伸应变，防止了焊接热裂纹的产生。后轮缘稍向外凸，将焊缝金属冷却产生的压缩塑性变形充分碾开，减小了工件的应力和变形。试验结果表明，随焊冲击碾压能有效地防止焊接热裂纹的产生，将试件的纵向挠曲变形与横向收缩变形量控制到常规焊接状态的1／10和1／5左右，同时能将薄壁构件焊接残余应力控制到非常低的水平，甚至由拉应力状态转变为压应力状态，验证了应变场分析的正确性。     

关于焊接接头分区不均匀裂纹体的J积分

用反例证明了分区不均匀介质中J 积分的不守恒性。注意到应力应变分量的间断性,提出了J~*积分以修正J 积分。进而说明了J~*积分的守恒性、物理意义及其能量率表达式的适用性。对用有限元分析分区不均匀介质时,提出了界面单元的概念和构造方法。     

GH536高温合金焊接接头疲劳裂纹萌生与扩展原位试验研究

采用原位疲劳试验方法,实时观察了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展行为,从而揭示了GH536焊接接头疲劳裂纹的萌生和扩展机制：疲劳加载过程中,位错沿滑移带在晶界前沿塞积,晶界阻碍位错运动,裂纹沿滑移带开裂,萌生疲劳裂纹;疲劳裂纹扩展初期,受单滑移的交替作用,裂纹呈“Z”字型向前扩展,随后裂纹的扩展逐渐以主应力控制为主,垂直于加载方向、平直向前扩展;GH536合金焊接接头组织中的晶界和碳化物会阻碍疲劳裂纹的扩展。     

焊接接头高应变速率条件下的冲击韧度测试技术

为满足焊接接头在冲击载荷作用下的冲击韧度研究要求 ,结合气炮加载式Hopkinson装置与Charpy冲击三点弯曲试样测试技术 ,建立了一套在气炮式Hopkinson压杆装置上进行高应变速率条件下的冲击韧度测试系统 ,较好地解决了测试中所遇到的加载、记录、数据处理以及动态效应等技术难题 ,并就相关影响因素进行了讨论。通过对E5 0 15焊接接头V形缺口试样及带预制裂纹的V形缺口试样在此系统上进行冲击韧度测试 ,取得了较理想的结果 ,表明该系统设计思想正确 ,测试结果可靠。     

Fatigue Crack Propagation Behavior of as-Extruded AZ31B Mg Alloy Welded Joint

对AZ31B 镁合金焊接接头和热影响区的疲劳裂纹扩展行为进行研究,分析了焊接接头[L-T(W)]和热影响区的紧凑拉伸试验[C(T)],其中热影响区的C(T)试验包括焊缝平行于挤压方向[T-L(H)] 和垂直于挤压方向 [L-T(H)]两种。结果表明:对于L-T(W) 试样,裂纹沿挤压方向扩展,裂纹扩展经历先快后慢的扩展过程;T-L(H) 试样裂纹平行于缺口方向扩展,L-T(H)试样裂纹为平行于缺口方向和与缺口成一定角度两种扩展方向,裂纹扩展经历先慢后快的扩展过程。裂纹尖端扩展为穿晶和沿晶的混合模式,疲劳断口为准解理特征的脆性断口。     

高组配焊接接头表面裂纹J积分试验研究

实际构件中大量存在着半穿型的焊接表面裂纹,对于这种力学性能不均匀三维裂纹体的弹塑性断裂力学参量的探讨还比较缺乏,利用Ｊ积分直接测试方法以及适当的理论弹性修正,对存在不同组配比的高组配焊接接头焊缝区的三维表面裂纹的Ｊ积分进行试验研究,着重讨论了接头组配比对焊接接头试样加载过程中裂纹扩展驱动力（Ｊ积分、裂纹嘴张开位移ＣＭＯＤ）、应变沿积分路径分布的影响。结果表明,焊接接头试样上应变的分布趋势取决于裂纹     

Effect of Carbon Migration on Interface Fatigue Crack Growth Behavior in 9Cr/CrMoV Dissimilar Welded Joint

Fatigue crack growth (FCG) behavior of 9Cr/CrMoV dissimilar welded joint at elevated temperature and different stress ratios was investigated. Attention was paid to the region near the fusion line of 9Cr where carbon-enriched zone (CEZ) and carbon-depleted zone (CDZ) formed due to carbon migration during the welding process. Hard and brittle tempered martensite dominated the stress ratio-insensitive FCG behavior in the coarse grain zone (CGZ) of 9Cr-HAZ. For crack near the CGZ-CEZ interface, crack deflection through the CEZ and into the CDZ was observed, accompanied by an accelerating FCG rate. Compared with the severe plastic deformation near the secondary crack in 9Cr-CGZ, the electron back-scattered diffraction analysis showed less deformation and lower resistance in the direction toward the brittle CEZ, which resulted in the transverse deflection. In spite of the plastic feature in CDZ revealed by fracture morphology, the less carbides due to carbon migration led to lower strength and weaker FCG resistance property in this region. In conclusion, the plasticity deterioration in CEZ and strength loss in CDZ accounted for the FCG path deflection and FCG rate acceleration, respectively, which aggravated the worst FCG resistance property of 9Cr-HAZ in the dissimilar welded joint.     

改善20SiMn铸钢电渣焊焊接接头冲击韧性的研究

本文探讨了20SiMn铸钢在电渣焊后采用两相区热处理来改善焊接接头冲击韧性的可能性。试验结果表明:采用760℃两相区正火并随后进行620℃高温回火,可显著改善焊缝和热影响区的冲击韧性,且高于常规正火+回火处理。     

海洋石油平台焊接接头大型CTOD试验

依据英国BS7448断裂韧性试验标准,对焊接接头超大尺寸低温裂纹尖端张开位移（CTOD）试验测试技术进行了探讨,对采用焊条电弧焊与埋弧焊工艺施焊的、板厚为2．5in(63.5mm）的海洋石油平台焊接接头试样进行了CTOD试验,分别测试了－18℃两种工艺下焊缝金属和热影响区的CTOD断裂韧性,对试验结果及试验中的有关技术问题进行了分析讨论。试验表明,除两个热影响区（HAZ）试样外,其余试样均满足美国Phillips石油公司提出了最小CTOD为0．15mm的要求。试验结果为评价这种板厚焊接接头的焊后热处理规范提供了依据。     

焊接接头氢扩散数值模拟(I)

采用ABAQUS有限元分析软件对氢在不均质焊接接头的扩散进行了模拟计算 ,结果表明 ,对 2 0MnNiMo钢焊接接头 ,随时间延续 ,焊缝金属中的氢浓度逐渐降低 ,而熔合区以外区域氢的浓度经历了一个峰值变化过程。由于焊接接头不同部位氢的扩散系数和溶解度不同 ,一定时间以后热影响区中的氢浓度超过焊缝金属和母材 ;预热使焊缝金属中的氢浓度快速降低 ,并缩短热影响区出现峰值浓度的时间 ;后热可加速氢从焊接接头的逸出 ,降低热影响区氢浓度峰值并缩短其出现时间。     

P91钢焊接接头冲击韧性研究

通过合理地设计P91钢的焊接工艺,对给定焊接条件下其焊接接头的显微组织特征和冲击韧性进行了研究.结果表明,采用所制定的焊接工艺,可以使焊接接头的显微组织均变为回火板条马氏体,且使焊缝晶粒明显细化并接近于母材晶粒;可获得良好冲击韧性,焊接接头热影响区的冲击值与母材相当,焊缝的平均冲击值为116.3 J,且所测量的实验值均高于现有标准.     

LPG储罐焊接接头低温抗断裂性分析

通过ＣＯＤ试验测定了两种用于ＬＰＧ储罐建造的结构钢焊接接头低温抗断裂性能,研究了材料与工艺组合、试验温度等因素对焊接接头低温抗断裂性的影响,所得结果为ＬＰＧ储罐的选材与焊接工艺制定、结构的抗断裂分析提供了基础数据。