1Cr11Ni2W2MoV焊接接头中温低周疲劳实验研究

对航空用钢1Cr11Ni2W2MoV氩弧焊对接接头板试件进行了422℃静载拉伸和低周疲劳实验.实验结果表明,焊接接头的薄弱部位位于接头热影响区.考虑平均应力的影响,采用三参数法拟合实验结果得到应力-寿命公式.应用该公式采用Miner线性累积损伤理论对某航空发动机承力机匣进行了疲劳损伤评定.     

Q460高强钢材及T形对接接头力学性能研究

为明确高强钢材焊接接头的脆变程度,针对Q460高强钢材及T形对接焊接接头进行试验和数值分析研究。分别从国产Q460钢板母材、热影响区和焊缝处取材,加工19个材性试件,进行单向拉伸试验;加工5个板厚及夹角不同的单面成形全熔透对接焊接T形接头,完成单向拉伸试验;对材性及接头试验结果进行精细化数值模拟,获取Q460钢材基本材性参数、断裂参数和应力-应变关系,分析T形接头试件的破坏模式、抗拉强度及断裂延性指标。研究结果表明:Q460高强钢母材强度符合我国钢结构设计标准要求,焊缝熔敷金属和热影响区塑性变形能力较母材略差。Q460钢T形焊接接头强度符合我国钢结构设计标准要求且有一定安全储备,破坏发生在母材中部,塑性变形能力取决于母材应力状态,基于VGM微观断裂预测理论,能有效预测T形接头断裂性能。     

非等强焊接接头屈服行为及屈服强度预测

细晶粒钢焊接接头热影响区晶粒粗化引起的屈服应力的局部下降,对接头安全性的影响需要做出定量评价.有限元分析发现,热影响区软化的对接接头的平板拉伸试样,在热影响区相邻的焊缝区和母材区,Mises等效应力升高,分布规律符合指数函数规律,而在热影响区相应减小,这种变化满足力的平衡条件.在此基础上提出了预测接头屈服强度的方法,其预测结果与有限元分析有很好的一致性.这种方法可用于热影响区软化焊接接头屈服强度的预测和高匹配接头的强度设计.     

热处理对CLAM钢TIG焊接接头显微组织影响

采用TIG焊接方法对中国低活化马氏体钢(CLAM 钢)进行了平板对接试验,分别对焊接接头采用不同温度的焊后热处理,试验温度分别为610,660,710,760,810℃,保温30 min.结果表明,焊后进行热处理与不做热处理两种情况下,CLAM钢焊接接头微观形貌和硬度存在很大不同;随温度增加,焊接接头焊缝中马氏体板条分布及尺寸均匀性得到提高,热处理温度710℃以上时板条均匀性最好,但晶粒尺寸与板条也会随温度升高而长大.焊后热处理使焊接接头各部分硬度随热处理温度的升高而逐渐降低,焊缝金属硬度下降值比母材和焊缝热影响区大得多,尤其在810℃时焊缝金属硬度下降值最大,降至与母材硬度相当.     

ME20M变形镁合金的TIG焊工艺研究

探讨了ME20M变形镁合金TIG焊工艺参数的选择,采用金相显微镜、拉伸试验机以及扫描电子显微镜等表征方法对焊接接头的微观组织、力学性能以及断口形貌等进行了分析.结果发现,焊接电流为80 A时,焊接接头成形较好,焊缝区组织呈细小的等轴晶,热影响区组织较粗大;焊缝区的硬度由于晶粒细化的原因而有所提高,在热影响区则有所下降;拉伸试验表明焊接接头的力学性能低于母材的力学性能,接头抗拉强度约为母材抗拉强度的75%左右.拉伸断口扫描形貌分析表明,断口呈韧-脆混合断裂.     

35#钢摩擦焊多级加压对轴向缩短量及焊后组织的影响

以35#钢为焊接母材,应用连续驱动摩擦焊接方式,采用正交试验的方法并经过极差分析后,探究了中等直径焊件多级加压方式下各工艺参数对轴向缩短量的影响规律,并对焊接接头显微组织及显微硬度进行了分析.实验结果表明,对焊件轴向缩短量影响程度依次为:二级摩擦位移、二级摩擦压力、一级摩擦压力、一级摩擦位移;观察焊接接头显微组织发现焊缝处得到了细小的铁素体与珠光体相互融合的优良组织,焊缝组织达到正火态;通过对焊件焊缝及热影响区显微硬度测试后可以得出,各焊件焊缝的显微硬度值明显高于母材,不同焊接工艺参数组合方式对焊件接头晶粒存在一定影响并直接影响焊件接头硬度.     

DP980超高强钢激光焊接接头组织及性能研究

利用Nd:YAG固体激光器对DP980超高强钢进行激光对接焊接,通过硬度测试、拉伸试验研究DP980超高强钢激光焊接接头力学性能的变化,采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)等观察显微组织的转变.结果表明:DP980超高强钢经过激光焊接,焊接接头分为焊缝金属区、完全相变区、不完全相变区、回火区和母材区.焊后焊缝金属区和完全相变区为马氏体组织,硬度较高;焊接接头软化现象发生在不完全相变区和回火区:不完全相变区马氏体发生相变使得铁素体含量增加;回火区组织发生回火,马氏体析出碳化物,导致软化.在力学性能方面,焊接接头抗拉强度略有降低,延伸率下降明显,软化区的存在导致在拉伸试验时焊接接头的不均匀变形,造成了其塑性明显下降;拉伸试样的断裂发生在焊接接头热影响区,断口观察发现存在有大小不等、深浅不一的韧窝,属于塑性断裂.     

表面氧化物对铝合金接头拉伸性能的影响

铝合金焊接过程中,氧化物对接头性能的影响一直有很大的影响。本课题铣去对接面的氧化膜和不铣去对接面的氧化膜的铝合金分别进行焊接试验,研究焊缝中氧化物对接头性能的影响。结果表明:焊缝中的氧化物对接头的拉伸性能有影响,焊缝中的氧化物使接头的强度下降。     

不等厚DP600与IF钢激光拼焊工艺和接头组织性能

针对DP600双相钢与无间隙原子钢(IF钢)的激光拼焊工艺,实验研究了不同工艺参数对焊缝形貌与尺寸的影响,测试分析了接头微观组织以及焊缝区各类组织、接头的显微硬度和拉伸性能.结果表明:较高激光功率与较低焊接速度组合易造成焊缝表面出现波动;激光功率和焊接速度对束腰形和漏斗形焊缝的宽度有不同影响趋势;焊缝组织由大部分多形态的铁素体和小部分多形态的贝氏体组成,焊缝硬度介于DP600钢侧热影响区和IF钢侧热影响区之间;接头拉伸试样均断裂在IF钢母材,接头的抗拉强度和断后延伸率约为IF钢母材的85%和61%.     

SAF2205双相不锈钢焊接工艺及耐蚀性的研究

本试验以获得合理的奥氏体/铁素体两相比例为指导原则,采用6组焊接工艺参数对2205双相不锈钢板材进行对接。首先对各个焊接接头进行定量金相计算及分析,然后通过拉伸、弯曲试验选取力学性能优良的焊接接头进行腐蚀试验。焊缝的耐蚀性因其焊缝中奥氏体含量区别不大而无太大差异,腐蚀介质浓度较高时,在保护气中加入2%的氮气,试样耐蚀性较强,但3组试样的焊接接头焊缝的耐蚀性均小于母材。     

正交异性钢桥面板闭口加劲肋对接焊缝疲劳性能评价

根据等效应力幅的概念,采用国内2座大桥近半年的交通数据对闭口加劲肋的疲劳性能进行评价.闭口加劲肋对接焊缝处应力影响线较短,通过车型的调查可以将车辆荷载转化为轴型荷载加载应力影响线,从而避免数值模拟实际车流.通过与我国钢桥规范推荐评价方法对比可以看出,采用统计的轴型荷载计算得到的等效应力幅小于规范评价方法得到的计算结果.并对我国钢桥规范中的损伤等效系数的取值进行了讨论.     

组合桥面板U肋对接焊缝疲劳破坏及修复方法试验

为了研究弯折U形肋组合桥面板的疲劳性能以及疲劳开裂后的修补方法,对一个带连续弯折U形肋的组合桥面板试件进行了前后两次疲劳试验研究.首先对初始采用无衬垫对接焊缝的试件进行疲劳加载直到焊缝开裂;然后在开裂处采用带衬垫的对接焊缝加固,再次进行疲劳加载直到破坏.研究了组合桥面板疲劳破坏形态、开裂处疲劳强度评定、疲劳裂缝修复方法及修复后的疲劳性能.试验结果表明:在反复荷载作用下无衬垫单面焊的对接焊缝是正交异性组合桥面板的薄弱处,首先发生疲劳裂纹,采用带衬垫的熔透对接焊缝对开裂处进行修补,能起到较好的补强效果.     

基于Fe-safe的K形对接焊缝疲劳分析

基于等效结构应力法和BS7608焊缝疲劳分析方法,分析了不同坡角的K形对接焊缝的疲劳性能.分别采用ANSYS和Fe-safe对其进行静力分析和疲劳分析,得到K形对接焊缝本身的疲劳寿命和焊趾处的疲劳寿命.计算结果表明,焊趾处存在明显名义应力集中且随着坡口角度的增大而增大;焊趾处疲劳强度最低,焊趾的疲劳强度随坡角的增大而降低;焊缝自身的疲劳强度随着坡角的增大而有所提高.增大焊缝坡口角度有利于焊缝自身的抗疲劳性能,却不利于焊趾,这对钢结构加工过程中焊缝坡角的选择具有参考意义.     

反向叠加应力法无损检测焊接残余应力

评述了焊接残余力检测常用方法的原理，适用范围和优缺点。利用结构钢中存在着一定程度的拉压异性，探索焊接残余应力无损测试的新方法。即利用碳素结构钢的拉伸，压缩弹性模量或拉，压状态下的泊松比存在大约3％的差值，进行了用反向叠加应力法无损检测焊接残余应力的研究，并将实验所得到的焊接残余应力值与盲孔法所得值进行比较。结果表明：建立在碳素结构钢拉压异性基础上的反向叠加应力无损检测法，在一定的条件下可用于测定焊接残余应力，具有简便，有效，精度高的特点。     

方钢管混凝土柱梁下栓上焊节点受力性能研究

为研究带外环板的方钢管混凝土柱H形钢梁下栓上焊节点的受力性能,以梁上翼缘连接方式和梁截面尺寸为试验参数,设计制作了3个节点构件,并对其进行拟静力试验。引入了数字散斑相关方法(DSCM)测量系统,对节点核心区应变进行非接触式高精度测量。结果表明,受焊缝质量的影响,构件主要破坏位置都在焊缝附近,其中下栓上焊节点和全螺栓节点分别发生在梁上翼缘与外环板连接的焊缝处和下内隔板与柱连接的焊缝处;下栓上焊节点相对于全螺栓节点核心区变形更小,更符合“强柱弱梁”准则,并推断梁柱之间荷载传递主要通过外环板,但全螺栓节点由于螺栓滑移以及焊接缺陷少,延性要显著好于下栓上焊节点;梁截面尺寸和节点连接方式对构件核心区受力性能和应变分布有较大影响,其中核心区主应变及剪应变云图均呈45°斜向发展。     

对接接头应力集中系数的有限元分析

用有限元方法计算了对接接头焊趾部位的应力集中系数，分析了焊趾倾角和焊趾过渡圆弧对应力集中系数的影响．结果表明，通过减小焊趾倾角或（和）增大过渡圆弧半径的方法可以有效地缓和接头的应力集中．而焊趾过渡园弧的引入从力学和焊接冶金两个方面提高了接头的抗裂性．同时指出，单侧有加强高的对接接头比双侧都有加强高的接头有较小的应力集中系数．还给出了估算对接接头应力集中系数的回归方程式     

基于金属磁记忆的钢结构焊缝疲劳试验

金属磁记忆检测技术已经在对接焊缝疲劳损伤检测方面有了诸多研究成果,但是目前的研究主要集中于对接焊缝的拉压疲劳,与实际结构中焊缝的弯拉疲劳过程之间存在差异.为此,本研究开展了含对接焊缝的工字钢梁疲劳试验,旨在真实地模拟实际工程中对接焊缝的疲劳开裂过程,揭示疲劳过程中磁信号的变化规律.试验结果表明:焊缝的初始焊接状态对于磁信号分布曲线的变化趋势有一定的影响,对于同一焊缝,当其初始磁信号曲线分布趋势相似时,其峰值及谷值随疲劳周次的变化趋势基本一致;研究发现,磁信号分布曲线的突变可以表征宏观疲劳裂纹出现,但是在疲劳稳定阶段,磁信号法向分量对于疲劳损伤的累计更加敏感;经过标准化处理后的矢量合成磁场平均值特征曲线可以表征焊缝疲劳的变化过程,捕捉到疲劳裂纹萌生的广义时间节点,从而对宏观疲劳裂纹的出现起到预警作用.     

高强钢筋搭接焊缝的性能试验

提出焊接高强闭合箍筋形式,开展8组高强钢筋搭接焊缝性能的拉拔试验,研究焊缝长度、焊缝形式和焊缝厚度对焊接试件屈服强度和极限强度的影响.试验结果表明:焊接试件的屈服强度略低于单根钢筋试件,极限强度较为接近;在试验参数取值范围内,随着焊缝长度的增加,双面搭接焊试件的屈服强度和极限强度略有增加;单面焊与双面焊对试件性能的影响不明显;加厚焊缝可以提高焊缝的可靠度.     

减摩法调控结构钢焊接残余应力技术研究

根据焊缝固态收缩对焊接残余应力形成的作用，课题组进一步研究了将滑动摩擦变滚动摩擦的方法来减轻焊件自重拘束以达到调控焊接残余应力的目的，对不同板厚的薄钢板对接接头进行了试验研究，通过盲孔法测试了近缝区的焊接残余应力，试验结果表明，在采取减轻自重拘束工艺措施的情况下，薄板对接接头上的焊接残余应力峰值及平均值均显著降低。     

钢框架梁柱腹板连接梁翼缘对接焊缝的破坏机理

考虑材料、几何和状态三重非线性，对钢框架梁柱腹板连接在循环荷栽作用下的滞回性能进行了有限元模拟。计算结果分析表明，梁翼缘对接焊缝在循环荷栽作用下脆断破坏的原因是焊缝两端存在着严重的应力集中，且焊缝处于三向受力状态。最后提出了设计建议。