16Mn钢焊接件裂纹起始寿命的研究

本文着重研究了16Mn 钢焊接件基材和焊趾处由于组织差异对裂纹起始寿命的影响.且实验测定给出了相应的裂纹起始寿命定量表达式。为实际工程焊件的寿命估算提供必要的参考依据.     

应力比对对焊接头疲劳寿命的影响

本文通过16Mn钢对焊接头的疲劳试验,分析了应力比对疲劳寿命的影响,得出应力比是影响对焊接头疲劳寿命的重要因素,采用式log Nf=b-mlog((1/2(1-k))~(1/2)△σ)能很好地拟合不同应力比下对焊接头的疲劳试验结果。通过分析本文也进一步证明了在焊接结构中仍然存在一定的疲劳裂纹起始寿命。     

改善对焊接头的疲劳抗力和安全性的研究

本文提出了一个改善对焊接头的疲劳抗力和安全性的新方法,并进行了实验验证。实验结果表明,将对接焊缝设计在最大切应力平面内,疲劳寿命可大大提高,而且可将疲劳裂纹扩展引入基材。因此,临界裂纹尺寸将取决于基材的断裂韧性,因而对接焊缝的安全性得以改善。再则,除去焊缝加强高度,可将疲劳裂纹起始部位和裂纹扩展路径由焊趾移向基材,这意味着对焊接头的疲劳寿命和安全性将取决于基材的力学性能。     

疲劳裂纹起始的超载效应及新的寿命估算模型

本文根据对LY 12-CZ铝合金的疲劳裂纹起始超载效应的实验研究结果,提出了完善的疲劳裂纹起始寿命表达式和新的疲劳裂纹起始寿命估算方法。上述裂纹起始寿命表达式揭示了裂纹起始寿命与切口构件几何、循环加载条件、拉伸性能、裂纹起始门槛值以及超载应力幅之间的关系。考虑了裂纹起始的超载效应,提出的估算变幅载荷下切口构件裂纹起始寿命的新方法,不作任何工程修正,估算的裂纹起始寿命与实验结果符合很好。     

16Mn刚低温疲劳裂纹起始寿命的定量预测

本文研究了16Mn钢的低温疲劳裂纹起始，并力图提出可定量预测低碳低合金钢低温疲劳裂纹起始寿命的新方法，根据本文的研究结果，代温疲劳裂纹起始寿命可由拉伸性能进行估算，并且不需要任何低温疲劳试验和附加的经验修正。     

纵肋-顶板焊缝交错裂纹的三维扩展模拟

建立桥面板节段有限元模型,在肋-板焊缝处引入多条裂纹,分析纵肋顶板处交错裂纹扩展的特性。结果表明:纵肋顶板焊缝处单一裂纹扩展时,裂纹扩展速度逐渐加快;沿焊趾纵向交错裂纹扩展时,相比单裂纹,深度方向扩展速度有较大增长;焊趾与焊根处裂纹同时扩展时,初期两处应力互相卸载,导致扩展速度降低,至其中一条裂纹扩展速度降低至一定程度时,余下裂纹扩展速度开始加快,最终疲劳寿命略微增加。     

考虑残余应力的焊接节点疲劳寿命有限元分析

为研究残余应力对焊接结构疲劳性能的影响,基于热力耦合计算方法建立了热弹塑性有限元模型,模拟T型节点焊接全过程及焊后热处理的温度场与应力场。基于扩展有限元法建立T型焊接节点断裂力学数值模型,将焊接应力场作为初始条件引入模型并分析其对疲劳裂纹动态扩展行为的影响。结果表明,未考虑残余应力时,焊接节点疲劳裂纹向焊缝两端均匀发展,裂纹扩展形式与试验结果不符;焊后热处理可以显著降低焊接产生的高拉伸应力和压缩应力,但对疲劳寿命的增幅较小,仅为6.1%;考虑残余应力后疲劳裂纹扩展路径与试验更为接近,焊接结构有限元模拟应考虑焊接残余应力对疲劳裂纹扩展路径的影响。     

16Mn钢低温疲劳裂纹起始寿命的定量预测

本文研究了16Mn钢的低温疲劳裂纹起始,并力图提出可定量预测低碳低合金钢低温疲劳裂纹起始寿命的新方法。根据本文的研究结果,低温疲劳裂纹起始寿命可由拉伸性能进行估算,并且不需要任何低温疲劳试验和附加的经验修正。     

转向架用SMA490BW钢不同焊接区域裂纹扩展速率

研究了高速列车转向架用SMA490BW钢对接焊在不同应力比和不同焊接区域下的裂纹扩展速率,分析了SMA490BW钢焊接接头不同焊接区域和不同应力比下的疲劳裂纹扩展行为。结果表明：在相同应力比下,SMA490BW钢不同焊接区域（焊核区、热影响区）对裂纹扩展速率的影响不大;应力比对裂纹扩展速率的影响较大;在相同应力强度因子下,应力比R=-1时的裂纹扩展速率明显高于R=0时的裂纹扩展速率;应力比对Paris公式里的c参数的影响较大,对m参数的影响较小。     

07MnCrMoVR钢焊件疲劳裂纹扩展速率

为鉴定０７ＭｎＣｒＭｏＶＲ钢焊件的疲劳功能，通过试验得到了焊焊头以及焊我的疲劳纹扩展速率，同时给出了它们活率为９７．７３％时各自疲劳裂扩展速率，并对焊接接头与焊接热影响区疲劳裂纹扩展速率进行比较。最后把结果与“在役含缺陷压力容器安全评定规程”和ＢＳＩＰＤ６４９３推荐结果进行了对比。认为该钢种疲劳纹扩展速率在其容许范围内慢于１６ＭｎＲ钢的疲劳裂纹扩展速率。     

局部应变范围与疲劳裂纹起始寿命

本文首先给出了当应力比 R=0、-1时,切口根部循环应变范围的近似计算公式。应用这些公式及估算疲劳寿命的局部应力—应变法中的基本假设,导出疲劳裂纹起始寿命的一般表达式;特别考虑到应力比的影响,以及疲劳裂纹起始寿命与拉伸性能间的关系。文献中的实验结果用来校核本文所提出的公式。最后,还给出了根据拉伸性能估算疲劳裂纹起始寿命的几个实例。     

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和?60 °C下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理. 结果表明,该焊接细节的室温和?60 °C条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响. 虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.     

焊接接头低周疲劳寿命估算方法的研究

将焊接接头的疲劳过程划分为疲劳裂纹形成和扩展两个阶段。基于均质缺口件的局部应力－应变法和线弹性断裂力学方法，通过考虑焊接过程中几何形状、残余应力和材料特性等因素的变化，建立了焊接接头低周疲劳寿命估算的一般技术流程。通过实例计算并与试验结果比较表明，本文提出的方法能够比较准确地预估低周疲劳失效焊接接头的疲劳寿命，因此，对于焊接结构的疲劳设计具有实际意义。     

WFG36Z钢焊接接头低周疲劳性能与寿命的试验研究

以ＷＦＧ３６Ｚ钢为对象，进行了母材及焊接对接接头低周疲劳试验，得到了相关低周疲劳性能参数。试验表明，焊接接头循环硬化倾向与焊趾处应力集中有关，说明降低焊趾处应力集中对提高接头的疲劳强度和寿命很有意义。     

考虑显微组织影响的焊接接头疲劳裂纹扩展寿命估算

本文讨论了焊接头的微观金相组织及其对疲劳裂纹生长率的影响,用标准试样的裂纹扩展速率数据,考虑微观组织的影响建立了疲劳裂纹在不同区域扩展的疲劳模型,并用这些模型编制计算机程序估算了裂纹的扩展寿命。与实验值进行了比较。     

16Mn钢焊接件疲劳裂纹萌生与扩展机理研究

对16Mn钢对焊接头的焊缝及热影响区中疲劳裂纹的萌生与扩展机理进行了研究与讨论,结果发现：疲劳裂纹的萌生与扩展与铁素体组织有关,疲劳裂纹扩展阶段裂纹尖端附近为形成于铁素体晶粒内的位错胞及亚晶,在离裂纹尖端较远处为高密度的位错缠结。     

超载方向对30CrMnSiA钢疲劳裂纹起始寿命的影响

本文总结了30 Cr Mn SiA钢的疲劳裂纹起始寿命及正、负超载对疲劳裂纹起始寿命影响的实验结果,并用公式Ni=C′_(pr)(ΔK_I/ρ~(1/2))~k_p对实验结果进行了拟合。实验结果表明,对于调质处理的30 Cr Mn SiA钢,其疲劳裂纹起始寿命为Ni=9.27×10~(12)(ΔK_I/ρ~(1/2))~(-2.94);经(ΔK_I/ρ~(1/2))_(OV)=2254 MPa的正超载后,Ni=1.74×10~(16)(ΔK_I/ρ~(1/2))~(-3.85)。正超载的主要作用看来是增大k_p的绝对值,这一作用难以用残留应力的叠加模型给以完满的解释;本文试图用切口根部塑性区内金属性能在超载后发生变化来说明。未观测到同等数值的负超载对30 Cr Mn SiA钢的疲劳裂纹起始寿命有任何影响。     

塔机起重臂钢结构疲劳裂纹扩展的数值分析

塔式起重机起重臂的断裂主要由疲劳破坏即疲劳裂纹扩展引起,针对其焊接结构中不可避免地出现裂纹的现象,利用ABAQUS建立塔式起重机起重臂有限元模型并求解,计算变幅小车满载和空载状态下塔机起重臂下弦杆与水平腹杆焊接处不同裂纹长度对应的应力强度因子,通过建立裂纹应力强度因子幅与裂纹长度的函数关系估算塔机起重臂的疲劳寿命.结果表明:塔机起重臂下弦杆与水平腹杆焊接处裂纹的应力强度因子幅随裂纹长度的增加而增大,当裂纹长度达到一定值后,应力强度因子幅呈指数型增大,结构的疲劳寿命急剧下降.故焊接结构在制造、使用等环节应采取有效措施减少焊接缺陷、防止裂纹扩展,从而提高其使用寿命.     

对接焊缝残余应力对疲劳裂纹扩展的影响

研究了平板对接焊缝的疲劳裂纹扩展问题,提出了一种考虑残余应力场重分布的裂纹扩展寿命计算方法.基于Terada提出的焊接残余应力场随裂纹扩展重分布的模型,在裂纹扩展过程中不断更新残余应力引起的应力强度因子和应力比并在此基础上计算构件裂纹扩展寿命.采用该方法分析了某焊接钢板的裂纹扩展寿命,并和不考虑残余应力场重分布的叠加法进行了对比.研究表明,提出的基于焊接残余应力场的疲劳裂纹扩展分析方法更加符合实际情况,可以预测出相对准确的裂纹扩展寿命.     

疲劳裂纹的跨尺度分析

为了准确模拟正交异性钢桥面板疲劳裂纹扩展行为,提出基于约束应力区的三维表面半椭圆跨尺度裂纹模型.采用有限元法求解应力强度因子,将跨尺度应力强度因子作为疲劳裂纹从微观到宏观扩展的控制参量,使用统一模型描述正交异性钢桥面板疲劳破坏全过程.对正交异性钢桥面板的疲劳失效行为进行数值模拟,并与试验应力-寿命曲线进行对比分析.结果表明:疲劳裂纹扩展跨尺度模型能正确反映正交异性钢桥面板纵肋与桥面板焊接部位的疲劳破坏过程,并可模拟疲劳裂纹扩展从微观到宏观的跨尺度行为.由于微观效应对疲劳寿命有显著影响,当考虑到材料的微观效应时,该模型可解释疲劳寿命试验数据的离散现象.