含多部损伤的焊接接头有限元分析

采用平面应力弹塑性有限元法研究了含有多部损伤的焊接接头裂纹尖端，积分的变化规律。探讨了不同匹配焊接接头试样中多种焊接缺陷的相互影响。结果表明，多部损伤对焊接接头结构强度造成了极其恶劣的影响。因此改善焊接工艺。加强质量管理，是保证焊接转向架结构强度的关键。     

焊接接头强度组配对CTOD的影响

利用模拟焊接接头试样三点弯曲试验的方法,就焊接接头强度组配对其断裂性能的影响进行了研究。发现不同的焊接接头强度组配对其断裂韧性和裂纹扩展驱动力有不同程度的影响,在考虑强度组配对焊接接头的断裂性能的影响时,必须从材料的断裂韧性变化和裂纹扩展驱动力变化的两个方面来考虑。     

中缸体焊接接头断裂行为的有限元分析

液压支架中缸体是以焊接方式连接,那么焊缝位置的选择对于中缸体的使用寿命具有重要的影响。这样笔者分析了不同位置焊接接头的受力特点、应力强度因子以及与其相关的裂纹扩展速率(寿命评估)等断裂参数。通过不同位置焊接接头的有限元分析可知:焊接接头在中缸体中间时对压力的敏感性较强。应力强度因子的计算结果表明:对两种位置焊接接头的应力强度因子值的比较可以发现,焊接接头在中缸体中间时其应力强度因子值小于在中缸体端部时的应力强度因子值,说明了焊接接头在中间位置时抗疲劳和断裂能力较强。裂纹扩展速率试验结果表明:热影响区裂纹扩展速率大于焊缝的裂纹扩展速率,因此裂纹扩展沿着熔合线扩展的可能性更大。     

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     

锆/镍电子束环形接头应力分布分析

纯锆力学性能、与铀燃料相容性、抗辐照性能良好，广泛应用于核工业中，纯镍具有良好的力学性能与抗腐蚀性能，常用作结构材料.锆/镍异种材料间热物理性能差异大，冶金相容性差，目前没有熔化焊接的研究.采用电子束对锆/镍环焊缝进行焊接，对中焊接时接头由(γ-Ni+Ni₅Zr)共晶+Ni₅Zr树枝晶复合结构组成，在残余应力的共同作用下导致焊接裂纹，接头强度仅有36.4 MPa.通过偏束焊接得到了无裂纹接头，偏镍0.5 mm焊接时接头强度提高到189 MPa.对不同焊接参数下接头应力场、温度场进行了有限元模拟研究，结合理论计算，揭示了由于环焊缝的结构特点，在焊接的起始阶段有再热现象，接头中具有较高的残余环向应力，偏锆焊接过程中热应力高，偏镍焊接有效降低了接头的残余应力与热应力，是裂纹消失的主要原因.     

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.     

HG785D钢在不同焊接工艺下的焊接接头疲劳裂纹扩展研究

对高强度低合金钢HG785D试样,采用两种不同的焊接方法进行焊接:其一是采用单一焊丝进行传统的等强度匹配焊接;其二是采用双金属复合等强度匹配焊接,即先用低强度焊丝(低于母材)焊第一层焊缝,然后用高强度焊丝(高于母材)焊第二层焊缝,依次交替,焊缝填满为止。对两种焊接工艺下的焊接接头进行疲劳性能研究,通过疲劳裂纹扩展速率测试,得到了两种焊接接头焊缝区域的疲劳裂纹扩展a-N曲线以及疲劳裂纹扩展速率da/d N-Δk曲线。分析对比其da/d N-Δk曲线可得,在同一应力水平下,传统焊接接头的疲劳裂纹扩展速率最慢,新工艺下焊接接头次之,母材的扩展速率最快。     

考虑材料微观塑性损伤的焊接接头延性裂纹扩展行为分析

通过考虑材料微观塑性损伤，定量研究了焊接接头中强度匹配、试件几何形状对接头抗延性裂纹扩展行为的影响。对管线用钢焊接接头，测试了标准三点弯曲试样、同种接头及不同匹配状态的双边裂纹拉伸试样的阻力曲线。通过考虑材料塑性损伤的数值模拟，由标准三点弯曲试样的阻力曲线测试结果，得出反映材料微观损伤的特殊单元模型控制参量，再根据该参量对同种接头及不同接头强度匹配下双边缺口拉伸试件的阻力曲线进行了定量预测，其结果与试验结果相当吻合。结果表明，考虑塑性损伤的特殊单元模型能很好地描述接头的抗延性裂纹扩展阻力特性。     

裂纹长度、焊缝宽度及强度组配对焊接接头J积分的影响

采用虚拟裂纹扩展法对焊接接头力学不均匀体的断裂参量J积分进行了数值模拟分析，考察了焊接接头J积分的守恒性以及不同的裂纹长度（a/W=0.1-0.5)，焊缝宽度（H／c=0.1-0.5)和强度组配（M＝0.6-1.4)在加载过程中对J积分的影响，计算结果表明：焊接接头裂纹尖端近场的J积分具有路径依赖性，而在远离裂尖的J积分表现出路径无关性。强度组配因子M对J积分值有很大的影响，焊缝宽度，裂纹长度对J积分值也有影响。     

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。     

低合金高强钢的焊接性

<正>由于各种低合金高强钢的化学成分不同,性能差异很大,焊接性的差异也很大。焊接过程中,有较大的冷裂和热裂倾向。(1)冷裂纹倾向。低合金高强钢随着强度等级的增高,焊接接头冷裂纹倾向增大。冷裂纹又叫氢致裂纹或延迟裂纹,是指焊接接头冷却到较低温度下(Ms温度以下)时产生的焊接裂纹。冷裂纹一般都产生在热影响区,有     

煤矿液压支架用Q960D调质钢的焊接性及接头力学性能

采用斜Y型坡口焊接裂纹进行试验,分析了Q960D钢的焊接接头裂纹敏感性,Q960D钢的淬硬倾向大,冷裂纹倾向较大,焊接时预热温度100℃以上,可有效防止焊接冷裂纹的产生。通过试验发现Q960D钢板不同热输入对其焊接接头硬度、强度、韧性的影响。经焊接接头综合力学性能试验,结果表明：Q960D钢板焊接接头的焊接质量良好、综合力学性能优良,能够满足煤矿液压支架的设计和使用要求,当热输入由小向大变化时,焊缝的硬度下降,焊接时热输入不宜过大。     

复杂环境下长输管道焊接接头裂纹扩展模拟研究

为了提高长输管道的使用寿命，需要研究其焊接接头裂纹扩展规律，提出复杂环境下长输管道焊接接头裂纹扩展模拟方法。首先，分析了长输管道在复杂环境中产生的裂纹形式，研究了焊接接头微观材料力学性能；其次，根据分析结果采用Abaqus软件建立焊接接头有限元模型，在有限元模型基础上结合FRI模型和FEM计算长输管道焊接接头裂纹的扩展速率；最后，分析长输管道焊接接头裂纹的残余应力，根据分析结果模拟裂纹的扩展规律，获取复杂环境中长输管道焊接接头裂纹扩展情况。     

残余压应力场对B780CF钢焊接接头疲劳裂纹扩展的影响

为了明确不同强度残余压应力场对裂纹扩展速率及寿命的影响,采用埋弧自动焊通过不同焊接热输入控制不同焊缝宽度,从而在制备标准CT试样时通过机械加工时的残余应力释放得到各组不同强度残余压应力场的各组焊接接头,并根据裂纹闭合原理,提出基于Elber的三参数分段公式,根据分段公式条件从MTS试验机采用柔度法获得的试验数据中提取、归纳数据,利用断裂力学方法和数理统计方法进行分析,得出结论,裂尖存在的焊接残余压应力场在一定程度上可以明显降低裂纹扩展速率,提高裂纹扩展寿命,对焊接接头裂纹扩展有着关键性作用。     

F22/P91异种钢接头裂纹原因分析及焊接修复

某高压主汽门阀用F22/P91异种钢焊接接头运行时,表面及其内部产生裂纹。文中采用金相显微镜、SEM、显微硬度仪等对焊接裂纹进行检验。结果表明,P91钢及堆焊层强度低、焊接及热处理工艺不合理,是导致接头产生裂纹的主要原因。通过采用合理的焊接和热处理工艺,避免了异种钢接头裂纹的产生,确保了机组的安全可靠运行。     

HQ785T1低合金高强度钢不预热焊接技术研究

采用焊接冷裂纹试验方法、通过扩散氢含量测定、微观组织分析、有限元应力分析计算对比研究了不同强度匹配条件下HQ785T1焊接接头裂纹敏感性.结果证实,采用低强焊丝打底、等强焊丝填充的不同强度匹配工艺方法,可以实现低合金高强钢的不预热焊接,焊接接头各项力学性能达到母材技术标准;为避免扩散氢对抗裂性的不利影响,低强打底焊丝扩散氢含量建议不大于3 mL/100 g.     

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.     

中国机械工程学会焊接学会第ⅩⅤ专业委员会1989年年会论文摘要(四)

焊接接头裂纹扩展驱动力的工程确定采用全塑性有限元方法计算了焊接中心裂纹试样的裂纹扩展驱动力,讨论了影响焊接接头裂纹扩展驱动力的因素,并应用弹塑性有限元进行了验证计算。研究结果表明,运用由全塑性有限元方法计算的等效屈服强度和等效应变硬化指数计算焊接接头的裂纹扩展驱动力具有相当的精度,而且计算费用低。只需要     

力学失配对电子束焊接接头疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高温合金电子束焊接接头区的疲劳裂纹扩展行为,深入分析了接头区力学失配对疲劳裂纹扩展方向及疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,由于力学不均匀性的影响,电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展具有不稳定性,位于高匹配焊接区的疲劳裂纹偏离原裂纹扩展方向,跨越焊接区与母材,呈复合型扩展;焊接区疲劳裂纹的集团使得裂纹尖端有效应力强度因子减小,因而焊缝区裂尖局部有效裂纹扩展驱动力下降,导致接头的疲劳裂纹扩展速率下     

熔合线含裂纹焊接接头复合角的研究

结合裂纹尖端应力应变场的分布规律,讨论了熔合线上舍裂纹焊接接头的COD断裂参量的分解情况。应用有限元方法分析了不同载荷作用下,不同组配焊接接头复合角φ与焊缝宽度的关系。进一步对熔合线上含裂纹焊接接头的复合角φ与焊缝应变硬化指数的关系进行了研究。结果表明,焊缝宽度、焊缝应变硬化指数以及接头组配对焊接接头复合角φ有很大影响。相对于焊缝宽度而言,强度组配对复合角φ有更为明显的影响,并且高组配和低组配焊接接头的复合角φ随着外加载荷的增加有相反的变化趋势。在同一外加载荷下,接头复合角φ随着焊缝应变硬化指数的增加而减小。