应力状态对16Mn钢焊接接头断裂行为的影响

利用光滑、缺口试件拉伸试验及电子显微研究了１６Ｍｎ钢焊接接头在不同应力状态下的强度、塑性特征、裂纹起始、扩展特性及各特征区的断裂韧性ＶＧＣ,讨论了应力状态对接头断裂行为的影响,结果表明：随着应力三轴度的增加,接头由生向脆性断裂方式转变,断口形貌同韧窝向准解理、解理转化、断裂应变急剧下降、母材的ＶＧＣ值最高,熔合区,焊缝次之,过热区的ＶＧＣ值最低。     

氢蚀对Cr—Mo钢断裂韧性和裂纹行为的影响

选用经４００℃２０ＭＰａ，１０＾５ｈ氢暴露后的Ｃｒ－Ｍｏ钢进行了拉伸试验、疲劳试验和断裂韧性试验。结果表明，氢蚀使Ｃｒ－Ｍｏ钢强度、塑性和断裂韧性均降低，也使断裂机制由韧窝型转变为解理脆性，氢蚀使疲劳扩展速度增加，门榄值降低。Ｃｒ－Ｍｏ钢氢蚀后，随应力比Ｒ的增加，疲劳裂纹扩展门榄值大幅度降低。     

TiAl金属间化合物解理断裂行为的研究

通过三点弯曲预裂纹试样在室温（２５℃）和７００℃的断裂试验，对接近γ和全层状α＋γ的两种ＴｉＡｌ金属间化合物的解理断裂行为进行了研究。经过断口的详细观察和裂纹尖端应力、应变的有限元计算确定解理断裂的临界阶段。结果表明解理断裂是由预制裂纹的直接扩展所引发，由加工硬化决定的裂尖处的正应力是决定性的控制因素。     

焊接接头力学不均匀体断裂力学参量的数值分析

应用ＭＡＲＣ有限元分析软件对平板拉伸和三点弯曲试样焊接接头力学不均匀体的断裂参量──Ｊ积分进行了数值分析．考察了焊接接头不均匀裂纹体Ｊ积分的守恒性,以及不同裂纹长度、强度匹配和焊缝宽度在加载过程中对Ｊ积分及塑性区发展规律的影响．结果表明：焊接接头Ｊ积分具有守恒性,裂纹越浅,加载时塑性区越大,断裂韧性值越高．高匹配焊缝中的裂纹更容易进入浅裂纹状态,从而使高匹配焊缝具有较好的抗断性能．焊接接头强度匹配因子Ｍ对Ｊ积分值有很大的影响．焊缝宽度对Ｊ积分值也有影响．     

高速钢冲击断口的研究

用扫描电镜仔细观察分析了１９种热处理状态的Ｗ６Ｍｏ５Ｇｒ４Ｖ２高速钢冲击试样断口，发现常规处理及ＤＧＧ处理均为准解理，显示最大的脆性特征；低温淬火及回火处理脆性料多为准解理与韧窝的混合型断口，显示了脆性材料在一定条件下的延性特征。影响其断口形貌特征的主要工艺因素是奥氏体温度，相应的组织因素则是基体的性质与状态。     

AA6082铝合金MIG焊接接头组织和疲劳性能分析

采用光学显微镜、扫描电子显微镜、疲劳试验机、显微硬度计等对AA6082铝合金焊接接头的微观组织、显微硬度和疲劳断口特征进行研究.结果表明:焊缝主要为树状晶的铸态组织,熔合区为柱状晶,母材显微组织中α(Al)固溶体基体上均匀分布着强化相Mg_2Si.接头热影响区宽度达到14 mm,存在软化区.对疲劳断口进行微观和宏观分析发现,AA6082铝合金熔化极惰性气体保护(MIG)焊接接头的断口具有解理断裂的特征,同时也有少量的韧性断裂特征,断口中存在解理台阶、韧窝和大量长短不等的二次裂纹.     

C—Mn钢裂尖区解理断裂行为的研究

对C－Mn钢三点弯曲裂纹试样进行了实验和有限元计算，分析了裂尖断裂行为，研究结果表明：在达到某一临界载荷前，裂尖只发生简单的钝化，并且在裂尖前端满足解理断裂三个判据的不同区是相互分离的，因此形核的裂纹因不能扩展而不能引发解理断裂，随外载荷增加，高于这个临界载荷时，小裂纹在裂尖处形核，扩展，随后被钝化，此时在前端的塑性应变被保留下来，但是三向应力度被释放掉，随后又重新建立，从而使得三个区域相互靠近，在第二个临界载荷下，三个判据都满足的区域相互重叠，解理裂纹形核并扩展，可以在裂纹形核区域和裂纹拆展区域刚要重叠的那一瞬时，决定解理断裂的最小距离，结合解理断裂的三个判据，裂尖断裂行为及由其产生的断裂驱动力参数（εp，σm/σe和σyy）的相应变化为钢的解理断裂在细观上提供了一个完整的物理模型。     

裂纹深度对裂尖应力分布及韧性的影响

对Ｃ－Ｍｎ钢不同裂纹深度试样的有限元分析及力学实验的结果表明，在未出现延性裂纹的下转变区（－１００℃），临界ＣＯＤ值δｃ随裂深度的增加而降低，在相同裂尖张开值时，浅裂纹端的三轴应力度明显低于深裂纹，表面为δｃ明显依赖于三轴应力度。解理的临界阶段和为第二要尺寸的微裂纹向周围基体扩展的应力控制过程。为例裂端主应力提升至相同水平（δｆ），浅裂纹需要更大的裂尖张开值，这是浅裂纹试相具有较高韧性的内在原因。     

含裂纹缺陷X80钢的有限元分析与安全评价

X80钢是控轧控冷的低碳合金钢,具有良好的强韧性,在油气运输管线中广泛应用。近几年因焊接裂纹引发的失效事故多发,焊接接头服役安全问题备受关注,有关含裂纹缺陷X80钢焊接接头的安全评价意义重大。文中利用有限元模拟计算X80钢焊接接头在不同应力状态时的同一载荷下,裂纹位于不同位置和不同强度匹配下的断裂参量。结果表明,无论接头处于平面应力还是平面应变状态,高匹配还是低匹配,在同一载荷下,当裂纹位于热影响区HAZ(Heat affected zone)和熔合线时的J积分值比母材和焊缝的都大,且熔合线处的J积分最大,接头最危险。     

用C语言开发西文DOS下的中文下拉式菜单

本文介绍了采用ＴｕｂｏＣ语言开发西文ＤＯＳ状态下中文下拉式菜单的方法．给出了建立、调用小汉字库的方法及程序清单．该软件可独立运行于ＰＣ系列及其兼容机，自动适配于ＣＧＡ、ＥＧＡ及ＶＧＡ显示器．生成的下拉式菜单界面友好，操作简单．     

陶瓷衬垫单面焊接接头的韧性断裂行为研究

采用拉伸试验和电子显微技术研究了CO2 气体保护陶质衬垫单面焊接接头在不同三轴应力作用下裂纹起始、扩展特性 .测定了接头各区的临界空穴扩张比 (Rc/R0 ) ,讨论了 (Rc/R0 )的统计本质及接头各区的宏观断裂韧性参数VGC,并与双面焊接接头进行了比较 .研究结果指出 ,不同应力状态下 ,单面焊接接头焊缝中空穴主要在邻近衬垫成形面一侧形核、扩展 ,接头各部位的临界空穴扩张比服从正态分布 .双面焊接接头中焊缝、熔合区的VGC 值较高 ,而单面焊接接头中 ,热影响区的VGC 值较高     

GH80A镍合金电子束焊接接头旋转弯曲高周疲劳行为研究

随着镍合金电子束焊接在工业中的大量应用,尤其是在航空发动机和燃气轮机等关键长寿命服役设备中的使用,有必要对镍合金电子束焊接接头的高周疲劳属性和断裂机理进行系统的分析研究。本文利用旋转弯曲高周疲劳试验机进行疲劳试验,获得了母材和焊接接头的应力-寿命(S-N)曲线和疲劳断口,同时利用扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM）对疲劳断口进行了微观特征分析,确定了母材和焊接接头在不同应力幅下的疲劳裂纹萌生区和扩展区,分析了裂纹萌生区位置与应力幅的相互关系。最后,利用有限元分析了焊接接头热影响区微裂纹位置与大小对材料疲劳性能的影响。从现有的试验和模拟结果可以得到：1)母材和电子束焊接接头应力-寿命(S-N)曲线分布趋势一致,但焊接接头疲劳强度要低于母材,在靠近107周次时,两者疲劳强度差距最小;2)在高应力幅（低周疲劳寿命阶段）母材和焊接接头的疲劳裂纹均起源于试件表面并且都是多点萌生断裂,焊接接头疲劳断口位置位于焊接熔合区或热影响区;3)在低应力幅（高周疲劳寿命阶段）疲劳裂纹在试件次表面萌生,焊接接头疲劳断口位于热影响区或焊接母材靠近热影响区处;4) 通过有限元模拟发现微裂纹的存在有利于裂纹的扩展。在拉应力作用下,横向微裂纹更优于纵向裂纹沿着应力方向进行裂纹扩展;随着微裂纹尺寸增大,微裂纹间更易于相互贯通,形成更长的裂纹,从而降低了材料的疲劳性能。综上可知,电子束焊接仅仅影响材料的疲劳强度。疲劳断裂机理和母材一致都为穿晶解理断裂,疲劳裂纹萌生区域位置也和母材一样都受应力幅的直接影响。     

钢结构厚板对接焊缝的低温断裂韧性试验

随着钢板厚度的增加,焊接难度加大,且存在焊接裂纹缺陷的可能性也增大.为防止钢结构厚板焊接接头的脆性断裂,采用三点弯曲试样,以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标,对厚度为150mm的Q345B钢板对接焊缝低温下的断裂韧性进行试验研究. 分析了焊缝金属和热影响区断裂韧性CTOD值δm随温度的变化关系,并用Boltzmann函数对断裂韧性-温度曲线进行拟合,结合试样断口的扫描电镜图分析了断裂的微观机理. 试验结果表明:焊缝金属和热影响区的CTOD值δm随温度的降低而降低,从20 ℃~-60 ℃,降幅分别达78％和91％;热影响区CTOD值δm比焊缝金属和母材均要小. 试验积累了厚板对接焊缝的断裂韧性数据,为低温地区钢结构厚板对接焊缝脆性断裂的预防提供了技术基础.     

油气输送高频焊管焊接接头组织结构与性能分析

本课题应用ＴＥＭ观察和微型剪切实验技术，研究了两种常用油气输送高频焊管焊接接头和母材组织结构及机械性能的特点。试验结果表明：（１）强度在焊缝熔合区最高，热影响区次之，母材处最低；（２）母材的冲击韧性和断裂韧性高于焊缝熔合区；（３）焊接接头与母材的位错组态有很大差别，前者位错密度远高于后者。最后，本文根据高频焊接工艺特点，从理论上阐述了焊接接头高密度位错产生的原因，以及它对焊接接头机械性能的影响。     

Effect of Post Weld Heat Treatment on Microstructure and Fracture Toughness of Friction Welded Joint

The effect of post weld heat treatment on the microstructure and fracture toughness of friction welded joints of Ti-6.5Al-1Mo-1V-2Zr alloy was studied. The experimental results show that equiaxial grains were formed at the center of the weld metal while highly deformed grains were observed in the thermomechanically affected zone. The fracture toughness of the weld metal was lower than that of the thermomechanically affected zone under as-weld and post weld heat treatment conditions. With increasing temperature of post weld heat treatment, the fracture toughness of weld center and thermomechanically affected zone increased. The fractographic observation revealed that the friction welded joints fractured in a ductile mode.     

疲劳裂纹在Cr25—Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展行为

采用三点弯曲试样研究了疲劳裂纹在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中的扩展行为与显微组织的关系。测得了疲劳裂纹在Cr25Ni13/13CrMo44异种钢焊接接头中的扩展速率da/dN,并且讨论了疲劳裂纹扩展与显微组织之间的关系。分析实验结果认为,在奥氏体/铁素体异种钢焊接接头中,疲劳裂纹的扩展路径主要受组织韧性的控制。     

2219铝合金搅拌摩擦焊接头裂纹尖端张开位移（CTOD）试验研究

采用裂纹尖端张开位移(crack tip opening displacement,CTOD)试验研究了2219铝合金搅拌摩擦焊(friction stir welding,FSW)接头各区域的断裂性能,分析了搅拌摩擦焊接头组织结构对接头断裂性能的影响.研究结果表明,2219铝合金搅拌摩擦焊接头的断裂呈韧性,但接头各区域韧性分布呈现明显的不均匀性,焊核区断裂韧性最好,热机影响区和热影响区次之,但均高于母材的断裂韧性.     

单双丝埋弧焊工艺及接头性能比较分析

以生产中常用的16Mn钢材料为焊接母材,采用单丝交流、单丝直流埋弧焊和双丝埋弧焊工艺方法制备焊件.对不同工艺方法得到的焊接接头进行了拉伸试验,焊缝金属和焊接热影响区金属的室温冲击试验,观察了焊缝金属的显微组织,用扫描电子显微镜观察了冲击断口形貌,根据试验数据计算了不同工艺方法下的熔敷速度.比较分析结果表明:双丝埋弧焊工艺下的熔敷速度比单丝交流、单丝直流埋弧焊工艺下的熔敷速度分别提高了108%和64%,焊接速度分别提高了59%和67%,焊接工艺稳定性好,焊缝成形美观.三种工艺方法下得到的焊接接头抗拉强度和屈服强度无明显区别.单丝埋弧焊时焊缝金属的室温冲击韧度值比双丝埋弧焊时的高,单丝交流埋弧焊时焊接热影响区金属的冲击韧度值最高.     

铝合金摩擦搅拌焊接焊区的I/II型复合断裂研究

采用二维计算机视觉-数字图像比对技术,进行裂纹稳定扩展实时表面位移测量,定量分析了铝合金2024-T351母材及摩擦搅拌焊接后不均匀、各向异性的焊区的I/II型复合裂纹稳定扩展的断裂性能、临界COD及其分量CODI和CODII.并研究了母材及焊区裂纹的扩展路径.结果表明(1)距裂纹尖端后某一固定距离的临界COD可反映焊区的断裂韧性,(2)临界COD值反映复合裂纹的扩展受I型或II型裂纹扩展主导,(3)焊区的临界COD值对应地为母材的85%,(4)用数字图像比对技术分析I/II型裂纹的断裂性能是切实可行的一种新方法.     

静载下连杆裂解裂尖塑性区及其对裂解质量的影响

对静载条件下连杆裂解过程进行了数值分析,将连杆裂尖附近塑性区形状与理想状态进行了对比,定性给出了连杆断裂前裂纹区应力应变状态,并据此分析了不同位置的断裂状态。结果表明,连杆厚度方向不同的层面处于不同的平面应变与平面应力状态,裂尖塑性区大小也不同,启裂首先发生在塑性区较早达到变形极限的平面应变区。裂尖塑性区的差异造成启裂点散布、裂纹扩展不同步,扩展路径不同,极易造成裂纹分叉、交汇异常等问题,并引起撕裂、崩角、断裂面台阶、夹屑、外缘爆口等裂解缺陷,从而影响连杆裂解加工质量。