熔合线上含裂纹的不等组配焊接接头裂端场及其断裂参量分析(Ⅱ)

对熔合线上含裂纹的焊接接头，应用有限元方法分析了其模型复合型裂纹的裂纹张开位移（COD）断裂参量与材料组配的关系。结合裂端的位移场的分布，对焊接接头COD断裂参量的分解进行了讨论。更进一步，对不同载荷作用下，熔合线含裂纹焊接接头Ⅰ模型与Ⅱ模型裂纹，即Ⅰ＋Ⅱ型复合裂纹的COD断裂参量的Ⅰ型和Ⅱ型分量DⅠ和DⅡ值进行了数值计算，并对数值解的结果进行了曲线拟合和线性回归，得到了焊接接头的COD断裂参量工程计算方法。     

含缺陷大型锻件断裂参量计算方法的分析研究

在分析研究线弹性断裂力学计算断裂参量的基础上,采用1/4节点法模拟裂纹尖端应力奇异性,利用数值方法通过有限元软件计算出标准算例的断裂参量应力强度因子KI值,并与理论值相比较,确保了该计算方法的高精确度。并将强度因子应用到含裂纹的带燕尾槽结构的大型锤头锻件工程实例中,为简便准确计算受复杂载荷的不规则含缺陷构件的断裂参量提供理论依据,也为定量预测此类锻件的服役寿命奠定基础。     

基于局部法高密度聚乙烯管道材料的断裂行为

作者主要对低温下高密度聚乙烯(HDPE)管道材料的断裂参量进行了测试，并对三点弯试样进行了有限元数值计算，分析了低温下具有不同裂纹尺寸的三点弯试样裂纹尖端应力应变场。利用试验和有限元计算结果，基于局部法对HDPE材料的抗开裂行为进行了研究。结果表明，采用局部法可对具有不同原始裂纹长度三点弯试样之间的断裂行为进行相互预测，并且预测结果与试验结果吻合良好。一方面验证了表征材料脆性断裂特征的参量m和σu与初始裂纹长度无关，为一材料常数；另一方面也表明局部法能有效地描述HDPE材料的脆性断裂行为。对于HI)PE管道材料，威布尔应力可以作为有效的断裂控制参量。     

基于CDM法AZ31B镁合金焊接接头疲劳评定

采用临界距离法(CDM)中的点法和线法对AZ31B镁合金对接接头和横向十字接头进行疲劳评定.对两种焊接接头进行了疲劳试验,采用ANSYS有限元软件建模分析,计算出两种评定方法的局部应力参量Δσloc,拟合出相应的S-N曲线,并与疲劳试验结果进行了对比分析.结果表明,采用CDM法可以对镁合金焊接接头进行疲劳评定,其评定结果与疲劳试验结果相符合.依据应力集中大小可以有效预测疲劳断裂位置,在2×106循环次数下,两种焊接接头点法的疲劳强度分别为79.55和49.10MPa,线法的疲劳强度分别为79.01和44.38MPa.     

基于微观损伤机理的延性裂纹扩展行为分析

在考虑材料内部塑性损伤的基础上,通过有限元数值方法(特殊单元模型法),编制了求解韧性断裂特征参量的程序,模拟材料的韧性断裂过程.通过单轴拉伸试验的模拟结果,得出反映材料微观损伤的控制参量,再根据该参量对同种材料的标准三点弯曲试验进行定量预测,即实现从一种试验结果预测同种材料的其它试验结果.结果表明,在韧性裂纹扩展时,考虑塑性损伤的特殊单元模型能够很好地描述材料的韧性断裂过程,可以实现同种材料不同试验间相互预测的目的.     

复合加载方式作用下熔合线上含裂纹焊接接头的裂端场与断裂参量

针对复合载荷作用下熔合线含裂纹的焊接接头,应用弹塑性有限元方法分析了其裂端应力场的分布规律.并对不同组配焊接接头的COD断裂参量及其复合角进行了数值计算,讨论了加载角度和接头强度组配对焊接接头断裂行为及断裂参量的影响机制.研究结果表明,对于复合载荷作用下的熔合线含裂纹焊接接头,其裂端应力场同时受到加载角度以及材料非均匀性的影响.当加载角度较小时,复合载荷对接头性能的影响相对于接头组配的影响更为显著.而当加载角度达到并超过30°时,情况与之相反.     

应用有限元模拟研究退火温度对超低碳烘烤硬化钢力学性能的影响

对超低碳烘烤硬化钢在740℃到800℃之间进行退火,通过拉伸试验获得试样的力学性能.利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对试样的拉伸过程进行模拟并验证模拟过程的可行性,同时也解释了拉伸过程中出现的非正常断裂现象.对拉伸过程正常断裂试样的模拟及试验结果计算获得合适的模拟参数.模拟结果显示,拉伸过程中非正常断裂的退火试...     

金属材料细观韧性断裂的随机模糊分析

本文在４种材料３０ＣｒＭｎＳｉＡ，４０ＣｒＮｉＭｏＡ，４５钢和２０钢宏观与细观试验结果的基础上，对韧性细观断裂的随机性和模糊性进行了研究。以基于孤立空洞长大模型基础上的临界空穴扩展比模型为例，指出细观空穴形核半径和临界半径可以用对数正态分布描述，其它模型参量可以用正态分布描述。具体分析了这４种材料在不同应力状态和应变水平下的断裂特征，结果表明，考虑参数的随机性，即采用概率断裂力学方法，所得结果比传统的确定性断裂模型接近实验结果。文中进一步讨论了断裂状态的模糊性，提出了考虑断裂状态随机模糊失效慨率的计算模型，算例分析表明，断裂状态的模糊性是事物的本质特性，基于专家经验基础上的模糊断裂分析方法能较全面描述材料及试样的断裂问题。本文建立的方法也适用于其它断裂模型的分析．     

韧-脆转变温度区间内焊接接头断裂韧度预测

首先对采用同种焊接材料施焊的X80及X65管线用钢焊接接头,在韧脆转变温度区间测试了其断裂韧度,试验研究了强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。然后根据局部法由标准三点弯曲试样的断裂韧度值,得出反映材料的脆性断裂控制参量m、σu,再根据该参量对同种接头及不同强度匹配接头双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测,当考虑韧脆转变温度区间内的延性裂纹扩展后,预测结果与试验结果相当吻合。表明,局部法能很好地描述材料的断裂行为。     

宏观力学不均匀性对焊接接头动态J积分的影响

焊接接头是一个宏观力学不均匀体，力学不均匀性对焊接接头的动态断裂行为有重要的影响。采用MARC有限元程序，对含焊缝中心裂纹的低匹配焊接接头三点弯曲试样的动态断裂响应进行了计算模拟，并采用虚拟裂纹扩展方法计算了动态J积分断裂参量。作为比较，计算了相同条件下全母材及全焊缝三点弯曲试样的动态响应。由于惯性效应的作用，动态载荷响应曲线周期振动，焊接接头试样的动态载荷响应值介于全母材与全焊缝之间。用虚拟裂纹扩展方法计算的动态J积分与路径无关，惯性效应对动态J积分基本没有影响。低匹配焊接接头的动态J积分低于全母材而高于全焊缝。研究结果为承受动载的焊接结构安全评定奠定了基础。     

捞渣机链环断裂分析

采用理化检测和ANSYS有限元模拟等方法对1 000 MW超超临界机组捞渣机断裂链环进行分析。宏观检查、断口扫描和金相分析结果表明:链环断口为脆性断裂，表面有局部残留夹杂缺陷，链环心部硬度为HB 371，渗碳层与基体过渡区域有环形裂纹存在。进一步分析表明，链环断裂与热处理参数选择不当导致链环心部硬度过高有关，致使链环在后期运行过程中，在应力集中区产生裂纹发生断裂。有限元分析结果表明，链环在服役过程中，最大应力出现在圆弧段与直段过渡区域内侧，这与实际断裂情况一致。     

蓝宝石/4J33合金钎焊接头残余应力的数值模拟分析

采用有限元法和弹塑性理论,结合ANSYS15.0软件,对使用Ag-Cu-Ti8为钎料的蓝宝石/4J33合金活性钎焊接头的温度场和应力场进行了数值仿真模拟. 温度场分析得到钎焊接头不同位置降温的快慢情况,应力场分析得到蓝宝石内最大拉应力位于外侧端面,为538 MPa,并向界面延伸,通过实际拉伸试验得出接头断裂部位与模拟结果吻合,当钎料层厚度为150 μm时,径向残余应力最小,因而可以选择适当的钎缝层厚度以减少残余应力,文中的模拟计算结果能有效指导蓝宝石/4J33合金活性钎焊工艺,有利于保证实际接头强度和可靠性.     

钢格板剪床剪切过程有限元仿真研究

钢格板剪切过程是一个复杂的弹塑性大变形过程,其主要特点是变形区域非常小、变形力集中,同时还涉及断裂问题。为了更好地研究钢格板剪切机制,运用大型有限元软件ANSYS/LS-DYNA对剪切过程进行仿真,得到剪切过程中变形区的应力应变分布规律和力能参数,并与实验数据和经验公式得到的结果进行比较,证明了有限元模拟的可靠性,为优化剪切参数、提高剪切质量和刀具寿命提供合理依据。     

YAG laser cutting soda-lime glass with controlled fracture and volumetric heat absorption

As a volumetric heat source, YAG laser can penetrate through the glass, and has many advantages in cutting of glass with controlled fracture compared with CO₂ laser cutting of glass. This work lays great emphasis on studying the technique of YAG laser cutting of multi-layer glasses. This paper indicates the experiments of YAG laser cutting of two-layer and four-layer soda-lime glasses with controlled fracture. Optical microscope photographs of the separation surface are obtained to examine the surface quality. The impact of laser power, scanning speed and laser beam size on the cutting quality is studied and the optimum processing parameters are presented in the paper. A theoretical model of a thermal laser shock method for separation of two-layer glasses is developed, and the fracture propagation mechanism is studied by examining the temperature and stress fields using finite element software ANSYS. In YAG laser cutting of multi-layer glasses, the temperature distribution is uniform across the thickness of the glass and the fracture propagates from the top and bottom surface to middle so that better separation surface quality can be acquired and multi-layer glasses can be cut simultaneously.     

Inconel 690传热管GTAW对接焊接头组织及力学性能研究

对Inconel 690传热管材进行钨极气体保护焊(GTAW)对接焊,采用拉伸试验机、压扁试验机和光学显微镜测试和分析传热管焊接接头,同时利用ANSYS软件开展焊接接头在设计工况失压时的一次应力强度校核.研究结果表明:焊缝中心为树枝胞状晶,熔合线附近为粗大柱状晶.室温时接头的平均抗拉强度为619 MPa,平均屈服强度为...     

基于ANSYS和VB.Net的钻夹头高效率强度分析系统

采用结构参数化设计方法建立了含有复杂螺旋曲面特征的钻夹头参数化有限元模型;探讨和解决了钻夹头夹紧强度分析中夹爪与螺母接触分析参数的选择、约束边界和载荷处理、分析流程文件创建等关键技术问题.综合运用VB.Net和ANSYS提供的二次开发语言APDL,研制了一个钻夹头有限元强度分析系统.利用该系统对钻夹头进行了强度分析,并通过实测验证了所建模型求解方法的正确性.     

T2120深孔钻镗床床身的结构分析与优化设计

以T2120深孔钻镗床床身结构优化为例,利用ANSYS的APDL语言建立了T2120深孔钻镗床床身参数化的三维实体有限元模型;利用ANSYS中Block Lanczos方法对床身结构进行模态分析,得到了前5阶固有频率及前3阶低频振型;利用ANSYS中Design Opt模块,在基频约束情况下对床身结构的参数做了进一步的优化,获得了较为理想的机床床身结构尺寸。结果表明:在保证床身各种性能的前提下,床身优化后的质量比优化前减少了7.23%,同时表明APDL的使用,对加快分析进度、提高设计效率具有重要的指导意义。     

Finite element analysis and verification of laser marking on eggshell

The first aim of the study was to establish the temperature model of the eggshell by the finite element analysis software ANSYS and realize the eggshell temperature field based on the laser marking processing. The eggshell surface which created the meshing model, set the parameters with the ANSYS Parameter Design Language and simulated that the Gaussian distributed laser beam acted on the surface were established. In addition, marking characters made use of the CO₂ laser processing system on the brittle eggshell to analyze whether laser beams caused damage to the inner of the eggshell. According to the results of the comparison between the simulation by ANSYS and the experiment of laser marking, it is revealed that the heat-affected area by laser marking is similar to that of the simulation.     

电场作用下Ti/TiAl连接及力学性能

运用电场激活压力辅助合成工艺（FAPAS）实现了TiAl的燃烧合成及TiAl与钛的同步连接.采用SEM和XRD分析了界面的微观组织、断口形貌和相组成,采用三点弯曲试验测试了连接接头的抗弯强度,并通过ANSYS有限元模拟分析了连接接头的残余应力及应变等力学特性.结果表明,在试验条件下,钛铝粉体反应充分,钛铝与钛的连接界面...     

转子挤压组合凹模的应力分析

组合凹模的应力分析是一个非常复杂的问题,对其进行精确分析是解决模具寿命的关键。采用有限元分析软件ANSYS建立了转子组合凹模的参数化模型,在此基础上进行结构参数的优化设计和应力分析,并与常规优化结果进行比较。比较结果表明,优化结果比常规优化更准确,可为转子组合凹模的优化设计提供依据。