热像法和能量法快速评估Q235钢的疲劳性能

借助热像法和能量法快速确定了单轴循环应力作用下Q235钢的疲劳性能参数,与传统实验结果相比,吻合较好。基于极限能理论假设,建立了Miner线性累积损伤理论的能量模型以预测构件的残余寿命。研究结果表明:热像法和能量法可以在较短的实验周期内快速地确定材料的疲劳极限和S-N曲线等疲劳性能参数;Miner理论的能量模型具有明确的物理意义,能准确预测循环载荷作用下构件的残余寿命。     

钛合金焊接接头超长寿命疲劳特性研究

本文针对TC4钛合金焊接接头试件进行了超声疲劳实验,研究其在高频低幅载荷作用下的超高周疲劳行为,整个实验在室温条件下进行,应力比R=-1.通过实验得到了TC4焊接接头试件在107～109周次范围内的疲劳寿命S-N曲线,发现其呈连续下降趋势,当循环周次超过107周次以后,材料仍然会发生疲劳破坏,断面出现在焊接缝中央或热影响区,呈现脆性断裂的形式,不存在传统意义上的疲劳极限.对比TC4母材实验数据发现,在相同疲劳寿命的条件下,焊接接头试件疲劳强度相比母材下降了70％左右.试件断口表面的SEM电镜扫描分析结果显示疲劳裂纹均起源于焊接过程引起的气孔、夹杂等缺限处.     

超声冲击法提高焊接接头疲劳特性研究进展

焊接结构的失效以疲劳断裂为主,且焊接结构强度主要是由焊接接头的疲劳强度决定的。因此,改善焊接接头疲劳性能将显著提高焊接结构的整体性能。超声冲击处理是一种有效改善焊接接头疲劳性能的表面强化技术。研究表明,该技术通过改善焊接接头几何外形,细化表层晶粒及引入有益残余压应力可大幅度提高焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。综述了超声冲击处理对焊接接头疲劳性能影响的研究现状,分析了影响焊接接头疲劳性能的因素,总结了超声冲击改善焊接接头疲劳性能的结果,对目前研究过程中存在的问题进行探讨,最后展望了超声冲击表面纳米化技术的应用前景。     

基于缺口应力法的焊接接头疲劳分析

等效缺口应力法作为焊接疲劳分析的一种局部方法,不仅克服了焊接结构名义应力难以确定和焊根结构应力无法定义的困难,而且能够反映焊接局部后处理对焊接接头疲劳强度的影响,因此近年来备受关注。该文建立了典型焊接接头的三维缺口应力模型,对焊趾根部的缺口应力集中系数进行了求解;通过对对接接头和纵向角接头在焊后未处理(AS-weld)和超声喷丸处理(UPT)两种状态下的疲劳试验数据进行分析处理,获得了两种焊接接头在缺口应力系统下统一的S-N曲线,并与目前国际焊接学会所推荐的具有相同存活率的疲劳寿命曲线(IIW:m=3,FAT=225)进行比较,结果表明,该曲线具有更高的疲劳等级和更低的斜度。     

基于模态叠加法的焊接结构疲劳寿命预测方法研究

针对焊接结构疲劳寿命预测,从动力学的角度提出了一种基于模态叠加法的动态结构应计算方法,并验证了其可行性与正确性,该方法以时变载荷作用下焊接结构的动平衡为基础,考虑结构自身振动加速度对用于评价焊缝疲劳寿命的结构应力的影响,实现了动态载荷下焊接结构的动态结构应力计算,有效地拓宽了主S-N曲线疲劳预测方法的应用领域。     

基于随机振动理论的焊接结构疲劳寿命概率预测方法研究

为了能够在设计阶段对承受随机载荷作用的焊接结构的焊缝进行疲劳寿命预测,该文以随机振动理论为基础,结合主S-N曲线法,通过推导证明了用于焊接结构疲劳寿命评估的等效结构应力与激励载荷之间存在线性传递关系,从而提出了一个频域的焊接结构随机振动疲劳寿命概率预测新方法。该方法能够解决多随机载荷作用下复杂焊接结构振动疲劳寿命预测问题。通过T型接头的算例对比分析,证明了该方法能够考虑激励载荷的频率对焊缝疲劳寿命的影响。直接以线路实测随机加速度谱做为激励载荷,对某轨道集装箱平车车体结构关键焊缝的振动疲劳寿命进行预测,结果表明:该方法的预测结果与实际情况吻合,便于工程应用。     

渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢超高周疲劳寿命预测

为了给渗碳合金钢提供一种有效可行的超高周疲劳寿命预测方法,在应力比为0和0.3两种情况下,对渗碳Cr-Ni高强硬度合金钢展开疲劳试验研究.通过对试样断口的微观组织观测,发现渗碳层与基体材料中均有非金属夹杂的存在;通过对裂纹萌生位置和疲劳断口形貌的观察,将疲劳失效分为带有细晶粒区(Fine Granular Area,F...     

焊接顺序对T型接头残余应力及变形的影响

本文利用sireufact welding专用焊接软件,模拟了5种不同焊接顺序对T型焊缝残余应力及变形的影响,并得到了最优的焊接顺序。结果表明：残余应力和变形具有相反的变化趋势,先焊两端后焊中间分段焊法既可有效控制霹堕接头的残余应力,又可控制其变形量。     

腐蚀环境中Q420qD钢十字接头的疲劳性能试验与数值研究

钢结构疲劳破坏是交变荷载长期作用下的结果,严重影响结构安全,尤其是腐蚀介质的存在,理论上就更加难以准确估计其破坏时间.采用试验和数值模拟方法,研究了腐蚀环境中Q420qD钢十字接头的疲劳性能.同时,基于S-N曲线法预测了十字接头的疲劳强度,并与相关规范进行对比分析.结果 表明:角焊缝焊趾边缘位置含8个腐蚀坑的数值仿真结...     

初始应力对三维光学轮廓法测试焊接接头残余应力的影响

目的研究不同初始应力状态下,三维光学轮廓法测试焊接接头残余应力的变化规律。方法采用MIG焊分别对供货态与去应力退火态试板进行多层多道焊,焊后试板经慢走丝切割,经三维光学测量技术扫描切割面轮廓,将所得轮廓数据经所建立的数据处理平台处理,将其结果作为有限元计算的边界条件,经应力反算得到残余应力分布。最后再进行有限元模拟,计算焊接接头残余应力。结果含初始应力、去应力退火和数值模拟的焊缝中心均为拉应力区,最大拉应力分别为480, 450, 523 MPa,且都位于焊缝根部区域。三者试板两侧为压应力区域,最大压应力分别为380, 280, 157 MPa,三者数值相差较大。结论将含有初始残余应力试板、退火处理试板与数值模拟结果的残余应力分布进行对比,可以发现三者在焊缝中心处的残余应力分布较为一致,但沿着焊缝向两侧的区域内,应力差别逐渐变大。主要原因为焊接热循环温度高于金属再结晶温度时可以消除部分残余应力,而温度循环较低时对应力消除不明显,导致实验结果相差较大。     

Strength Assessment of Welded Joints of High-Strength Alloy Steels by Indentation Method

Strength of Materials - The paper presents the indentation method for strength assessment of the welded joints in high-strength alloy steels, including base metal, heat-affected zone, and welded...     

Possibility of Inducing Compressive Residual Stresses in Welded Joints of SS400 Steels

Since the welded constructions produce easily stress corrosion cracking (SCC) or fatigue disruption in corrosive medium or under ripple load, two methods inducing compressive stress on structural surfaces by anti-welding-heating treatment (AWHT) and explosion treatment (ET) are presented. The results show that they are good ways to resisting SCC on the welded SS400 steel or other components.     

连杆用20CrMnTi钢根据疲劳S-N曲线进行安全性设计的探讨

在某早期疲劳断裂失效的20CrMnTi钢连杆上取样,采用升降法和成组法对其进行旋转弯曲疲劳试验,获取0.1%失效概率、95%置信度下的S-N曲线,据此合理地设计其安全服役应力。结果表明:根据在0.1%失效概率、95%置信度下的S-N曲线函数可以获得该连杆在疲劳寿命达到2×106循环周次设计要求下的最大交变载荷应控制在229 MPa以下,以确保连杆在使用寿命内不发生疲劳失效。     

Pulsed Electromagnetic Field Effect on Residual Stresses and Strains of Welded Joints of AMg6 Aluminum Alloy

Strength of Materials - The pulsed electromagnetic field treatment of welded joints is a promising method to improve the mechanical characteristics of metal structures. Its influence on the...     

Ti2AlNb合金电子束焊接头残余应力及变形的数值模拟

目的 研究平板对接电子束焊接过程中Ti2AlNb合金接头的残余应力及变形规律。方法 采用高斯圆柱体和高斯面组合热源模型模拟了6.6 mm厚的Ti2AlNb合金平板对接电子束焊过程,对比研究了高焊速高束流和低焊速低束流2种工艺参数下焊接接头的残余应力和变形分布规律,并用小孔法测量了焊缝中心及距焊缝中心10 mm位置的残余应力值。结果 在高焊速高束流参数下,获得了熔池体积小、熔池宽度窄(为3.62 mm)、深宽比高的焊缝;在该参数下焊缝横截面上的高应力集中区(应力在900 MPa以上)尺寸较小,其宽度仅为低焊速低束流参数下的89%;同时,在高焊速高束流参数下,焊缝法向变形最大值为0.79 mm,低于低焊速低束流参数下的0.82 mm;模拟计算所得残余应力与实测值的误差在5.64%以内。结论 高束流高焊速工艺具有热输入小、热量集中、加工效率高的特点,有助于获得高应力集中区域小、深宽比高、变形小的焊缝,比低束流低焊速工艺更具优势。     

用考虑置信区间长度影响的最小二乘法拟合S－N曲线

S－N曲线是用名义应力法预测结构疲劳寿命的基础。基于试验疲劳寿命分散的物理机制,提出了一个S－N曲线试验数据处理的加权最小二乘法,此方法中每组数据的权重与该组数据的置信区间成反比。计算结果表明用考虑置信区间长度影响的最小二乘法拟合得到的S－N曲线比用一般最小二乘法得到的S－N曲线具有更高的可靠度,给出的寿命预测结果也更安全。     

TC4钛合金激光焊接应力变形有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件,采用三维移动热源,对TC4钛合金激光焊接残余应力和变形进行了数值模拟和实验研究.结果表明:钛合金激光焊接产生很大的纵向残余应力,而横向残余应力较小.激光焊接线能量增加时,纵向残余应力拉伸区域变宽,峰值应力降低;而横向残余应力随线能量的增加而升高.在临界焊透规范以上焊接时,随焊接线能量的增大,角变形随之而减小,而横向收缩变形增大.焊件被完全穿透时,线能量对角变形的影响作用降低.钛合金激光焊接变形和残余应力实验结果与数值计算结果吻合性较好.通过焊缝金相实验分析了焊接残余应力和变形与线能量的内在关系.