搅拌摩擦焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响

采用三种不同针长的搅拌头对6082-T6铝合金板材进行焊接,获取三种类型的焊缝,即未透对接焊缝、已透对接焊缝和对-搭组合焊缝,通过对焊缝金相观察、拉伸测试和断口分析,得到焊缝类型对接头拉伸性能及断裂特征的影响规律。不同类型焊缝的表面成形区别不大,但内部成形各有特点。未透对接焊缝根部界面处形成未焊合缺陷;已透对接焊缝中无缺陷;对-搭组合焊缝后退侧和前进侧形成“钩状”缺陷。拉伸测试表明,未透对接接头拉伸性能最低,裂纹在未焊合处产生并沿焊核区扩展,接头下部呈现剪切断裂特征,接头上部呈现准解理和剪切混合断裂特征;已透对接接头拉伸性能最高,断裂位置位于前进侧热机影响区,断口呈现出典型的剪切断裂特征;对-搭组合接头拉伸性能居中,裂纹在前进侧“钩状”缺陷处产生并沿焊核区扩展,断口形貌与未透对接接头相似。     

制氢装置中废热锅炉的失效分析

通过对废热锅炉锥形封头，人孔筒体，环缝区的化学成分，力学性能，金相组织，断口形貌，扫描电镜ＥＤＡＸ检测等试验研究。全面阐述了由于蠕变断裂机理，晶界弱化而造成废热锅炉环形焊缝过热区在服务条件下开裂，并确认其裂纹型为再热裂纹。除此，还发现隐藏在蓝脆区的氢诱发裂纹。     

固溶处理对304H焊接接头高温蠕变疲劳性能的影响

采用具有保持时间的高温蠕变疲劳试验,研究了304H不锈钢焊接接头在相同条件下焊态和固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命,使用断口扫描电镜、透射电镜、金相显微镜分析了断裂失效机理及裂纹扩展走向。结果表明,固溶处理可以显著提高焊接接头蠕变疲劳寿命,固溶态焊接接头蠕变疲劳寿命约为焊态的1. 6倍;焊态下断口主要呈穿晶韧窝断裂特征,固溶处理试样断口呈现穿晶与沿晶混合断裂特征,裂纹从纤维区向结晶区扩展断裂。两种状态均有脆性相碳化铬析出,但固溶处理后Cr的析出率降低,延迟了脆性相的生成;同时,固溶处理后晶粒变大,提高了蠕变强度,这些因素导致固溶态304H焊接接头蠕变疲劳寿命的增加。     

高温构件蠕变损伤与裂纹扩展预测研究新进展

精准的寿命预测是高温构件设计制造与运行维护的关键,但多轴应力和裂纹等缺陷的存在使得寿命预测的难度大大增加。综述了笔者近年来在高温蠕变损伤模型和蠕变裂纹扩展仿真方面的研究工作,主要包括:讨论了应力水平和应力状态对蠕变断裂应变的影响规律;基于幂律蠕变控制孔洞长大理论,提出了新的多轴蠕变延性模型;采用基于应变的损伤力学模型,预测了多种含缺陷结构中蠕变裂纹的扩展行为,并分析了蠕变条件下多个表面裂纹干涉、扩展及合并的全过程;发展了基于晶界孔洞化损伤机制的裂纹扩展分析方法,实现了蠕变疲劳裂纹扩展仿真和蠕变疲劳氧化裂纹扩展仿真。这些工作为建立考虑多轴应力影响的含缺陷高温构件寿命预测方法提供了有力支持。     

高压蒸汽管道封头开裂失效分析

为了查明高温蒸汽管道封头开裂失效原因,针对封头进行了开裂形貌、裂纹断口和金相组织等检测分析。结果表明：封头开裂的失效性质是热疲劳,造成封头开裂的主要原因是雨水长期泄漏对高温封头外壁急冷产生热应力,封头锻造工艺造成的组织缺陷也促进了裂纹的萌生和扩展。结合现场实际情况,提出了一些建议措施,避免了类似失效事故的发生。     

汽车下摆臂断裂失效分析

采用OM、SEM、 光谱仪等设备对下摆臂焊合件的焊接接头及母材显微组织、 断口显微形貌和材料的化学成分进行了分析,发现焊缝中存在根部裂纹及焊缝边缘存在未熔合缺陷.由于焊接工艺不当,导致下摆臂在焊接接头中形成冷裂纹,在服役应力的作用下,疲劳裂纹扩展,最终导致下摆臂断裂失效.结果表明:通过焊接工艺的改进,增加焊后去应力退火...     

汽车冷却装置护板断裂的原因

汽车冷却装置护板在固定螺母位置处发生断裂,应用显微组织分析、断口形貌观察、化学成分检测等方法对断裂原因进行了分析。结果表明:护板发生了疲劳断裂;断口上存在两个疲劳裂纹源,分别位于护板内表面与螺母的焊缝熔合区和外表面焊接热影响区,在交变载荷的作用下裂纹扩展导致护板断裂;焊接缺陷是导致疲劳开裂的主要原因。     

汽车扭力梁加强板焊缝裂纹原因分析

汽车后扭力梁在四立柱耐久试验进行到规定里程近90%时,发现两处加强板和扭梁焊缝末端有明显裂纹。为找出裂纹产生原因,对两裂纹处进行了断口分析、化学成分分析和显微组织分析,并对该结构进行了仿真模拟受力分析。测试结果表明:一处裂纹起源于加强板和焊缝的未焊合处,另一处起源于加强板和焊缝的热影响区,焊缝裂纹的扩展属低应力疲劳扩展。扭力梁和加强板及焊缝的成分、显微组织、焊缝力学性能分析均满足设计要求;仿真分析表明,焊缝末端集中受力远低于屈服强度,存在未焊合缺陷并且服役应力小的区域先于其他服役受力大的区域先开裂。焊缝裂纹的根本原因是存在未焊合焊接缺陷,及焊接过程中的残余应力作用。     

未焊透对铝焊缝使用性能的影响

报道了L3R焊接试板在无缺陷有焊缝余高、无缺陷无焊缝余高、有未焊透有焊缝余高、有未焊透无焊缝余高四组试样的拉伸试验结果和L3R热轧板和焊接板的裂纹张开位移试验结果。通过对四组拉伸试样抗拉强度和断裂位置的比较及热轧板和焊接板的裂纹扩展分析，对带轻微未焊透缺陷L3R焊缝对使用性能的影响进行了评价。     

组织特征对GH864合金裂纹扩展行为的影响

测试不同热处理条件下GH864合金在650℃空气中疲劳/蠕变交互作用下的裂纹扩展速率,分析热处理制度及组织特征对合金裂纹扩展速率的影响.通过组织分析试验、裂纹扩展速率试验和断口形貌分析,对比不同组织状态下GH864合金的微观组织及裂纹扩展行为,并用Paris公式对裂纹扩展速率的结果进行描述.结果表明:热处理后合金的裂纹扩展速率都明显降低;晶粒度对合金的裂纹扩展速率影响较大,且粗晶组织能显著降低裂纹扩展速率;晶界析出相对裂纹扩展速率有较大作用,而强化相γ'相大小对裂纹扩展速率影响不明显.从组织形貌及断口分析可较好解释不同热处理制度裂纹扩展速率曲线的试验结果.具有疲劳条纹特征断口对应较慢的裂纹扩展速率,而沿晶断裂对应较快的裂纹扩展速率.     

加载速率对焊接接头断裂行为的影响

在不同温度、不同加载速率下，对典型建筑结构用钢及其焊缝进行拉伸试验，测试其基本力学性能。采用能综合考虑加载速率及高加载速率下材料温度变化的R参量，确定本构关系。通过断裂力学试验，测试不同温度及加载速率下供试钢材及其焊接接头的断裂韧度值。随加载速率的增大，断裂韧度降低，但存在有较大的分散性。不同加载速率下裂纹尖端应力场数值分析结果表明，裂纹尖端最大主应力随加载速率的增大而升高。最后基于局部法，研究不同加载速率下母材及接头的断裂行为。局部断裂参量－－威布尔应力不受温度、加载速率的影响，可有效地描述材料的断裂行为。     

水冷却器水压试验爆炸原因分析

分析了水冷却器水压试验发生爆炸的主要原因，指出焊接接头的焊接缺陷是由于焊接工艺不当，焊接过程控制不严造成的；同时焊接区域存在较高的不均匀应力分布最高达301．3MPa，焊接冷裂纹、水压试验介质温度偏低等因素造成容器的脆性断裂。     

应力作用下2．25Cr-1Mo钢的回火脆化试验研究

对加氢反应器材料2．25Cr-1Mo合金钢在146．67MPa的作用应力下,进行了468℃×200h的等温回火脆化试验。根据加氢反应器母材试块有应力及无应力两种状态的冲击功和温度关系曲线,求出两种状态回火脆性转变温度值vTr4．2和50％断口纤维率值刷玎。对试块断口进行扫描电镜分析,有无应力作用下的脆化态母材断口形貌皆为解理＋韧窝状形貌,表现为穿晶断裂。研究结果表明,导致材料回火脆化的主要因素是温度和等温时间,而作用应力对2．25Cr-1Mo钢回火脆性的影响不显著。     

高锰奥氏体超低温钢低温脆断机制的研究

研究了高锰奥氏体钢的低温断裂机制。高锰奥氏体钢随温度降低其断裂机制由韧窝状断裂转变到晶界断裂。在固溶处理时快速冷却过程中锰在奥氏体晶界产生不平衡偏聚。由于锰的偏聚层的强度、应变三硬化指数和应变硬化率均高于晶内基体材料,因此在加载形变过程中位错在偏聚层处塞积而产生很大的内应力,在偏聚层处的应力远大于晶内,因此在晶界偏聚层处产生晶界断裂。     

中温断裂韧度随温度的变化规律

作者用前人对C-Mn钢韧断机理的研究成果与点缺陷在应力场中的迁移运动规律,导出了断裂韧度K c和温度T的关系式。这个关系式与国外学者的实验结果和本文作者对BHW35钢在80℃到350℃范围内所做的实验结果吻合较好。文章还提出了应力状态参数的概念。所有结果对工程设计和缺陷评定都是有用的。     

含环向减薄缺陷主蒸汽管道蠕变应力变化规律研究

厚壁耐热钢广泛应用于高温电厂的主蒸汽管道。局部减薄缺陷是高温压力管道常见的体积型缺陷,局部减薄缺陷的存在对高温环境下运行的管道应力重分布会产生较大的影响,降低管道的承载能力。采用大型有限元分析软件ABAQUS对在蠕变条件下运行、受内压作用含环向减薄缺陷主蒸汽管的蠕变应力进行了有限元数值模拟,获得了应力重分布的变化过程。结果表明,含环向减薄缺陷直管,由于存在结构不连续,导致应力水平提高。在高温环境下,应力最大位置和应力集中系数最大位置可能会随蠕变时间的变化而改变,给出了含环向减薄管道应该主要关注的位置。研究结果可为高温含环向减薄缺陷管道的安全评定和完整性分析提供依据。     

Finite element analysis of a subtrochanteric fractured femur with dynamic hip screw, dynamic condylar screw, and proximal femur nail implants--a comparative study

Selection of the correct type of implant for fracture fixation has become a very interesting problem in the orthopaedic community. The present work studies the biomechanical behaviour of the femur with three different implant configurations for simple transverse subtrochanteric fracture and the intact femur using finite element analysis. The implants considered in this study are as follows: dynamic hip screw (DHS), dynamic condylar screw (DCS), and proximal femur nail (PFN). The modelling software Unigraphics and finite element simulation software ANSYS are used for the present analysis. The three implants are compared for deflection, stress, and strains. The simulation also includes modelling of the cortical defect near the fracture. An estimation of the critical depth of the cortical defect based on the von Mises stress is obtained using this study on the DHS implant. The displacement and principal stress on the proximal femur have been compared for all the implant models. The stresses on the cortical screws for DCS and DHS implants have also been compared. The result shows that the DHS and DCS implants behave in a similar way to the intact femur compared with the PFN implant.     

离心式鼓风机叶轮的应力腐蚀

通过对裂纹断口形状和特点的分析，从应力来源、焊接缺陷等方面对应力腐蚀裂纹的影响进行了探讨。从焊后热处理、工艺结构刚性等方面对预防和减少应力裂纹的产生提出相应的解决办法。     

3D-C/SiC复合材料的高温拉伸性能

研究了 3D C/SiC复合材料从室温到 15 0 0℃真空条件的拉伸性能。试验材料用T30 0碳纤维编织为三维四向编织体 ,编织角为 2 2° ,用CVI法在 95 0℃～ 10 0 0℃沉积热解碳界面层、SiC基体。最终得到纤维体积分数约为4 0vol%、热解碳界面层厚度约 0 .2 μm和空隙率为 17vol%的复合材料 ,表面SiC涂层厚度为 5 0 μm。试验在超高温拉伸试验机上进行 ,真空度为 10 -3 Pa ,夹头位移速率为 0 .5 95mm/min。结果表明 ,拉伸应力 应变曲线是非线性的 ,大部分拉伸曲线基本由三段折线组成 ,对应着三段模量。第一阶段的模量和基体裂纹饱和应力对应的应变εsa 基本不随温度的升高而改变 ;第二和第三阶段的模量、损伤开始应力σmc、基体裂纹饱和应力σsa、断裂应力σf 和损伤开始应变εmc随温度有相似的变化规律 ,即随温度升高而增加 ,在 110 0℃ ～ 130 0℃范围内出现最大值 ,尔后随温度增加而下降 ;但是断裂应变的变化规律正好与此相反。试样机械加工后 ,由于残余应力部分得到松弛 ,并去除了表面SiC涂层开裂后引起的应力集中 ,因此材料断裂强度和断裂应变明显升高。高温和室温的拉伸断裂应变小于0 .6 % ,不能有效地松弛材料切口处的应力集中。测量了拉伸过程中试样的电阻相对变化率 ,它与载荷的关系曲线总的走势与拉     

Investigation of welding residual stress of high tensile steel by finite element method and experiment

Due to varying temperature distribution of welding area during welding process, thermal stress is generated. It is known that the thermal stress forms residual stress. The welding residual stress has an important effect on welding deformation, embrittlement fracture, fatigue fracture, etc. In this paper, residual stress due to welding was numerically investigated by finite element method. To verify the results of numerical analysis, the residual stress of high tensile steel was measured by the hole-drilling method. Temperature change experimentally measured at the location of 3-mm-off-weld-bead, in addition, was compared with the numerical analysis. The above methodologies were applied to H-plate with 13.5mm thickness through MIG welding process. The distributions of the residual stress and the temperature distributions from the experimental and the numerical analyses were confirmed to be close.