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。     

强度和线膨胀系数匹配对焊接残余应力的影响规律

本文采用热弹塑性有限元法研究了焊缝强度匹配和线膨胀系数匹配对焊接动态应力以及残余应力分布的影响规律。计算结果表明,在相同母材(σ_s~p=400MPa)以及等胀匹配条件下(即焊缝线膨胀系数α~w=母材线膨胀系数α~p),焊缝中心纵向残余应力σ_x为拉应力,其值总是接近于焊缝金属屈服强度σ_s~w,且屈服强度的高低不会改变拉应力的性质。在等强匹配条件下(σ_s~w=σ_s~p),焊缝中心σ_x随焊缝线膨胀系数α~w的降低而降低,其性质有可能由于α~w的不断降低而由拉应力转变为压应力。而当α~w高于α~p时,焊缝中心达到σ_s~w后变化不大。     

焊接缺陷对结构强度的影响

焊接缺陷使结构强度降低的主要原因是产生严重应力集中,本文分别讨论了各种缺陷对结构静载、脆断和疲劳强度的影响。     

振动筛轴承支座管断裂焊接修复工艺

本文主要通过对木片振动筛焊缝裂纹的形成特点与工件可焊性的分析,从而制定焊接修复方案,实践证明此工艺方案是可行,焊补质量可靠,解决了生产急需,取得了很好的经济效益。     

焊接带对飞艇蒙皮强度的影响

为了研究飞艇中焊接带结构的材料属性及该结构对蒙皮强度的影响,基于飞艇制作的工程经验和结构的应力分析结果,借助数字图像相关技术,设计了焊接带的单轴拉伸、单轴循环和双轴拉伸的试验试件和试验方案.实验结果表明,和蒙皮相比,焊接带结构的强度相对较大,发生断裂的位置是二者相接处的蒙皮.焊接带结构的存在导致蒙皮强度比原来有所降低,单轴拉伸时强度降低12％左右,双轴拉伸时,拉伸比例为2∶1条件下强度减弱最多,降低36％左右.研究内容能在一定程度上为飞艇整体结构的强度预报提供实验支撑.     

焊接坡口形式对不同匹配焊接接头性能的影响研究

研究了Ｘ,Ｖ型两种不同的坡口形式对不同匹配的压力容器用钢１６ＭｎＲ对接接头的冲击钢度硬度,抗拉强度等力学性能的影响,引入匹配比的概念,提出了由匹配接头理论匹配计算实际匹配比的简化计算公式以及接头实际匹配状态的判据,从而对上述影响规律予以定量化。     

裂纹位置对焊接接头断裂参量的影响

结合焊接结构的工程安全评定,针对焊接接头熔合线上容易出现缺陷的问题,本文利用有限元计算方法,编写了断裂参量J积分计算的有限元程序,并对裂纹位置不同时的焊接接头进行了有限元计算。结果表明,无论是平面应变还是平面应力条件下,焊接接头J积分值都与全母材和全焊缝材料不同;与此同时,裂纹位于熔合线上和裂纹处于焊缝中,焊接接头的J积分值也是有所差异的,并且,这种差异在平面应变状态下表现得更加明显。在实际工作中,对焊接接头的断裂参量的计算必须考虑裂纹所处位置的影响。     

非均质焊接接头断裂行为预测研究

基于局部法定量研究了焊接接头中强度匹配、试样几何形式对接头断裂行为的影响。首先由标准三点弯曲试样的断裂韧度值,得出反映材料脆性断裂的控制参量,再根据该参量对不同接头强度匹配下三点弯曲和双边裂纹拉伸试样的断裂行为进行了定量预测,当考虑由于延性裂纹扩展所造成的应力升高后,其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。     

基于压缩试验法的P91韧性断裂行为研究

金属塑性加工中发生的断裂多为韧性断裂,测定材料韧性断裂时的临界损伤值是对切底、冲裁等包含断裂行为的塑性加工过程进行数值模拟的关键。采用压缩法进行了材料试验,并利用数值模拟解决了镦粗过程中应力积分较为复杂的问题,得到了Normalized C-L准则下耐热高强合金P91的临界损伤值,在此基础上,采用单元删除法对P91无缝钢管切底制坯过程进行了模拟,模拟结果与实际工程结果基本吻合。     

毛刺形成中的韧性断裂条件及影响

在不同的切削条件下工件的棱边会形成毛刺与亏缺两种不同的形态。亏缺的形成同样影响着工件的精度与使用性能。基于Normalized CockroftLatham断裂准则建立了毛刺与亏缺形成的有限元热-力耦合模型,通过模拟结果分析,得出毛刺的形成主要由工件终端部材料的大塑性变形而产生,亏缺的形成主要由工件已加工面材料的大塑性变形造成的韧性断裂产生。并通过不同的切削条件模拟,得出了形成亏缺的界限条件。切削实验结果表明:模拟结果中的界限条件与实验结果接近。毛刺、亏缺形成有限元模型的建立为进一步深入研究其形成机理提供了一条有效的途径,其模拟结果为工件棱边质量的控制提供参考。     

激光焊接工艺参数对接头强度的影响

利用CO2激光对汽车车身用高强度钢板进行了大量的焊接试验,并对焊缝组织进行了相关的机械性能试验,研究了激光焊接工艺参数对接头强度的影响规律。     

焊接工艺参数对X80管线钢焊接粗晶区低温韧性的影响

采用热模拟技术模拟了不同焊接条件下的焊接粗晶区 ,研究了工艺参数、组织和韧性的关系。结果表明 :线能量对冲击韧性的影响最为显著。当采用 8kJ/cm的线能量和 14 0℃的预热温度时 ,粗晶区的组织由板条贝氏体和一定量的粒状贝氏体组成 ,由于粒状贝氏体对板条贝氏体的分割作用 ,使板条贝氏体的长度较小 ,方向性弱 ,韧性优越。因此在焊接X80管线钢时 ,应采用较小的线能量和适当的预热温度。     

超厚截面马氏体不锈钢焊接行为及焊接材料匹配规律研究

该项成果是国家自然科学基金会及机械工业技术发展基金会联合资助的重大项目中水轮机转轮制造工艺模拟及质量研究课题的组成部分。旨在解决 R型水轮机转轮马氏体不锈钢的焊接关键技术。转轮是水轮机的心脏 ,也是最大最重的部件 ,三峡水轮机转轮重量达 4 90吨 ,最大外径超过 10米 ,最大焊接厚度将达 30 0毫米 ,如此超厚截面的焊接在国内外尚无先例。该项成果研究了马氏体 奥氏体 铁素体三相组织对焊缝性能的影响 ,发现通过严格控制C含量及适当调整 Cr、Ni、Mn的含量研制的马氏体 奥氏体 铁素体三相焊接材料与国外通常应用的 Cr13- Ni5…     

厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法

提出了研究厚钢板焊缝强度匹配对韧度影响的试验方法：用“直接测量法”确定焊缝强度匹配系数；用裂纹尖端张开位移（CTOD）断裂韧度作为焊缝材料韧度的指标。用“直接测量法”确定了低合金高强钢S355ML钢板（厚65mm）自动埋弧焊和手工电孤焊的焊缝强度匹配系数，同时将这两项焊接工艺的对接焊缝制成全厚度断裂韧度试样，运用裂纹尖端张开位移试验方法测定其焊缝中心的断裂韧度。结果表明，厚钢板焊态对接焊缝，低匹配焊缝具有较高的韧度，高匹配焊缝的韧度比较低。     

地震载荷下焊接接头断裂行为预测研究

测试了在不同加载速率下,典型建筑用钢焊接接头的断裂韧性值。在准确把握材料在地震载荷下本构关系的基础上,通过局部法,实现了由静载韧断裂韧度值对地震载荷下接头断裂行为的成功预测。表明局部法可有效地评定接头在高加载速率下的断裂行为。     

管线钢焊接局部脆化区断裂行为的研究

用缺口拉伸和冲击试验,研究了管线钢多道焊的临界粗晶热影响区的断裂行为,观察结果表明,管线钢在断裂过程中,存在夹杂物形核、铁素体与M-A组元界面形核和M-A组元内部形核三种方式,奥氏体晶界、贝氏体板条束界可改变裂纹扩展方向,M-A组元对裂纹扩展没有阻止作用。在试验观察的基础上,对试验钢临界粗晶热影响区的断裂模式进行了描述。     

X80管线钢焊接热影响区的韧性

采用物理模拟技术以及显微分析方法对X80管线钢管焊接热影响区的组织性能变化规律进行了研究,分析了焊接热影响区性能恶化的原因,寻找了焊接接头韧性最薄弱的区域.结果表明:临界粗晶热影响区是X80管线钢管焊接热影响区韧性较差的脆化区域;当焊接二次热循环峰值温度处于(α γ)两相区时,形成的M-A组元的含量、尺寸、硬度较高,是引起X80管线钢局部脆化的主要组织因素.     

加载速率对硅橡胶拉伸断裂行为的影响

为研究硅橡胶的拉伸断裂行为,以不同的加载速率对硅橡胶进行了拉伸试验,对拉伸试样断口进行了扫描电镜观察,对硅橡胶的断裂特征形成原因进行了分析,并对实际构件进行了对比分析。结果表明:随着加载速率的增加,硅橡胶的强度呈上升趋势,断裂伸长率略有降低,性能分散性减小;加载速率较低时,源区光滑平坦,呈镜面断裂特征;当加载速率达到500 mm.min-1时,源区、镜面区断裂特征发生变化,出现了明显的二次裂纹,且随着加载速率的增加,裂纹扩展区更加粗糙。     

蠕变对高温换热器管板强度的影响

在许多论述管板强度的文献中,一般只分析了管板的弹性状态,或弹塑性状态,当材料的温度不过高时,这样分析是符合管板结构的受力情况的。由于动力装置中工作介质的温度有提高的趋势,所以考虑管板的蠕变就成为迫切的问题了。当存在蠕变时,强度变为与时间因素有关,因此,管板结构强度计算的首要问题,就是耐久性计算。此外,蠕变还能引起管板挠度的增加及应力在管板中的重新分布。因此,上述两个因素均对管板结构的可靠性产生重要影响,设计时应同时考虑。