热点应力法评定焊接接头疲劳强度的影响因素

将三种方法确定的热点应力作为控制应力,引入焊接接头的疲劳切口系数,由Taylor的临界距离理论得到该系数.通过讨论接头类型、焊缝局部尺寸、板厚以及热点应力的确定方式对疲劳切口系数的影响,揭示热点应力法进行焊接接头疲劳评定的影响因素.结果表明,腹板厚度与焊缝局部几何尺寸对疲劳切口系数的分散性影响较小,但主板厚度的效应明显,由疲劳切口系数得到的板厚效应预测与试验结果接近;以两种外推法为基础构成的热点应力法能明显减少疲劳数据的分散性及其对接头类型与载荷形式的依赖性.     

计及焊接变形的薄板对接焊缝疲劳热点应力分析

为减轻重量及降低能耗,超大型船舶的上层建筑开始尝试使用薄板焊接结构. 然而现行的各国船级社规范不允许使用小于5 mm的薄板,其主要原因是薄板焊接变形对结构疲劳强度的影响机理尚未明晰. 以某在建巨型豪华游轮上层建筑的甲板分段为研究对象,通过三维激光扫描该对接焊结构实体并获取整体焊接变形数据,采用高阶多项式拟合得到该结构的初始焊接变形,利用通用有限元程序ANSYS对计及焊接变形的结构进行建模分析,并获取了焊缝周围疲劳热点应力的分布;提出了更加接近真实薄板焊接变形的拟合方法;探讨了焊接变形对疲劳热点应力分布的影响.     

基于热点应力的罐车焊接钢结构疲劳

针对罐车焊接钢结构在不同服役情况下的疲劳行为进行了研究. 试验过程中选取了高速路、公路、崎岖路三种典型的路况,通过所得不同部位的应变结果计算各自的热点应力,用雨流法处理后编制载荷谱,并根据线性累积损伤理论来计算各部位的疲劳寿命. 结果表明,罐车焊接钢结构上不同部位在不同路况下行驶具有不同的寿命,其中最危险的部位是侧面中下处的9和10,其在高速路上行驶疲劳寿命最低,约为3.3年. 结合路况和驾驶行为,实时观察波形图发现,相比于路面不平,急刹车、上下坡、转弯会对罐车焊接钢结构的寿命产生更大的影响.     

中低强度钢超声冲击处理焊接接头热点应力设计曲线

用ANSYS计算了对接接头、横向非承载十字接头和纵向非承载角接板的热点应力集中系数K_hs,根据Q235B和Q345B的超声冲击处理焊接接头的相关疲劳试验数据得出经过应力比、板厚和几何不平度修正后的超声冲击处理焊接接头的热点应力设计S-N曲线. 结果表明,经过超声冲击处理后,中低强钢(R_m≤355 MPa)对接接头、横向非承载十字接头和纵向非承载角接板的热点应力S-N曲线的分散性降低,与接头形式无关,可以用一条热点应力设计S-N曲线表达. 在采用热点应力法进行疲劳设计时,选取m=10.0,上述三种类型焊接接头在2×106次疲劳强度级别可统一采用FAT135来表示.     

双相不锈钢焊接接头疲劳强度

试验对SAF2205双相不锈钢纵向角接板焊接接头的疲劳强度进行了研究，用有限元计算热点应力集中系数，分别得出了名义应力和热点应力疲劳S-N曲线；用国际焊接学会推荐的方法进行统计处理，并和相同接头形式结构钢的疲劳强度进行了比较。试验表明，双相不锈钢纵向角接板焊接接头名义应力疲劳强度试验结果为FAT136，热点应力疲劳强度试验结果为FAT163，高于相同接头形式结构钢的疲劳级别；双相不锈钢的静载强度级别对其疲劳强度设计级别没有明显的影响。     

薄板焊接残余应力尺寸效应

利用ANSYS大型有限元软件对对接薄板焊接残余应力的大小和分布进行了计算,得出了尺寸因素对焊接残余应力的影响规律,特别是过渡板宽、板长对焊接残余应力的影响,分析过程中考虑了材料的物理性能及力学性能随着温度的非线性变化以及金属的熔化潜热,使数值模拟结果尽量接近实际值.最后理论计算与试验结果相比较,结果是基本吻合的,所得结果可以进行残余应力预测.     

钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型

建立了两种钛合金平板电子束焊接应力场的数值分析模型，针对4mm厚的TC11钛合金平板试件，计算分析不同计算模型对电子束焊接残余应力的影响。结果表明厚度为4mm的平板电子束焊接接头，在焊缝及其近缝区很窄的区域内，存在着数值接近材料屈服极限的纵向残余拉应力，而表面横向残余应力则为压应力，且残余应力在厚度上也呈不均匀分布，数值计算模型应根据研究问题的特点来选取。     

预置应力对焊接残余应力峰值的影响

运用三维热塑性有限元法对不同预置应力下搭接接头角焊缝的焊接残余应力的影响进行了分析,提出了通过预置应力来降低焊缝根部的焊接残余应力峰值,从而提高结构的使用寿命的方法。     

PRB250/31.5乳化液泵曲轴结构的有限元--优化分析

本文以乳化液泵曲轴为研究对象，应用ANSYS5．7有限元软件，对整个曲轴进行有限元分析，旨在探索一种确定多拐曲轴的危险相位和危险点的方法，继而进行考虑圆角的疲劳强度分析，从而达到优化曲轴结构，提高泵的设计水平之目的。     

复杂焊接接头多轴疲劳强度评估的等效热点应力法

基于焊缝本身引起的非线性分布应力自平衡的性质,在板厚方向非线性分布应力大小为零的位置(零点位置)定义等效热点应力,提出一种新的能够用于复杂焊接接头多轴疲劳应力评价方法.首先,分析了零点位置的影响因素和变化规律,建立了确定零点位置的拟合方程.然后,和公开发表的试验数据以及现有的热点应力法有限元计算结果进行了对比.结果表明,等效热点应力法和现有的热点应力法具有很好的一致性,而且能够在一定程度上考虑厚度效应对疲劳强度的影响,具有更高的精度.文中方法还能够和多轴疲劳理论相结合,用于焊接接头的多轴疲劳强度评估.     

FEM analysis of stress on roll surface black oxide layers exfoliation in hot strip rolling

To understand the mechanism of formation and exfoliation, black oxide layers were investigated, and the effects of stress on the exfoliation were analyzed by finite element method (FEM). The roll surface on which black oxide layers form is composed mainly of Fe₃O₄, which is caused by the oxidation of the roll material itself. Cracks form and are easily propagated along M₃C- and M₇C₃-type carbides, which leads to further cracking along M₃C and M₇C₃ carbides as a result of contact stress fatigue produced by cyclic mechanical stresses that normally occur during the rolling process. Thermal fatigue of the roll surface is produced by the thermal cycles created alternately by contact with the hot strip and the cooling water on the roll. The generation and propagation of cracks in the black oxide layers during rolling is promoted by circumference compressive stress at roll surface. Under this stress, the exfoliation of the black oxide layers happens on the roll surface.     

T型焊接管节点应力集中系数数值分析

针对目前T型焊接管节点应力集中系数(stress concentration factor,SCF)计算方法的不足,提出一种新的SCF数值计算方法.借助于有限元软件ANSYS中子模型技术,同时采用实体单元和壳单元模拟管节点;根据规范建立焊接接头模型,考虑焊址打磨对应力集中的缓和作用,建立打磨圆角模型以真实反应焊缝附近的应力分布;利用路径映射技术分析应力沿支管轴向的变化规律,采用路径分析方法确定名义应力和热点应力,从而求得SCF.最后采用该方法对15个T型焊接管节点在轴向载荷、面内弯矩和面外弯矩作用下的SCF进行分析,研究了3种基本载荷作用下几何参数对SCF大小与沿焊址分布的影响规律.     

结构应力法预测点焊试件疲劳寿命

基于局部结构应力点焊疲劳寿命预测方法对电阻点焊进行疲劳寿命预测。使用壳单元、CWELD点焊连接单元、刚性梁单元建立电阻点焊拉剪试样有限元模型。运用商业有限元软件Nastran做线弹性分析,输出CWELD单元的节点平衡力,将有限元线弹性分析结果导入疲劳分析软件中完成点焊疲劳寿命的估算。疲劳寿命预测结果与疲劳实验结果对比表明,不同载荷下的点焊疲劳寿命预测结果与实验寿命有良好的一致性。     

CBGA不同尺寸焊点热循环载荷下应力应变的有限元模拟

采用ANSYS分析软件，将组件简化为二维模型的焊点应力应变有限元分析。通过研究三种BGA球（0．76mm、1．0mm、1．3mm）组件，利用有限元模拟CBGA（陶瓷球栅阵列）组件在热循环加载条件下其应力应变分布，并且计算了焊点的应力应变最大值，得出球径为0．76min的CBGA组件其可靠性最好，表明有限元方法可有效地用于研究微电子封装中各类焊点的可靠性。     

双相钢搭接点焊接头疲劳寿命分析

研究了双相钢焊点特征,对不同匹配双相钢搭接焊点进行了疲劳试验,获得了焊点的载荷寿命曲线.研究了双相钢焊点的疲劳裂纹扩展及失效形式,分析和解释了疲劳过程中的现象,并根据裂纹的实际扩展路径,提出了局部等效张开应力强度因子keq,从断裂力学的角度对双相钢焊点的疲劳失效进行了分析.结果表明,keq能够有效地关联具有不同厚度,不同熔核直径的搭接焊点试样的疲劳寿命,是反映双相钢焊点疲劳强度的有效参量,能够用来预测焊点疲劳寿命.     

脱管机方机架有限元应力分布浅析

对轧钢设备中脱管机机架进行了有限元静力分析 ,对两种常用的载荷分布方式作用下机架的结构力学特性进行了比较 ,得出了该类型机架的应力分布情况。     

球形封头热冲压成形残余应力分析

球形封头在其直边段易发生折皱和开裂,残余应力过大是造成其缺陷的根本原因之一.针对无损X射线衍射法、有损全释放法这两种残余应力测试方法的检测原理、测试方法及应用特点等方面进行了分析介绍.以12Cr2Mol R(H)材料为例,采用两种方法分别测量了球形封头热冲压成形后的外壁残余应力值.揭示了封头外壁残余应力分布规律:封头外壁的残余应力值由底部开始逐渐增大,过渡段为应力值转折区域,进入直边段后,残余应力值达到最大.通过对比发现:两种测量方法测得的残余应力变化规律相似;全释放法测得的残余应力值较大;残余应力值在封头外壁直边段部分达到最大.