海洋导管架平台焊接节点低周疲劳性能

为了研究海洋平台中焊接节点的低周疲劳性能,设计了海洋用钢DH36钢的标准拉伸试件和角焊缝试件,进行材料性能和节点静力拉伸实验;其次进行铜加速乙酸盐雾实验,并将其当量折算为海洋环境谱作用,完成非腐蚀和腐蚀节点试件的对照低周疲劳实验,得到节点试件疲劳性能;通过ABAQUS与FRANC3D的交互,针对角焊缝试件的3种初始裂纹进行裂纹扩展模拟,提出疲劳寿命评估方法.研究结果表明:焊接缺陷比短期腐蚀作用对试件疲劳寿命的影响更大;采用焊根双边贯穿裂纹计算角焊缝试件低周疲劳寿命,具有较高的可靠性.     

振动焊接对焊缝力学性能影响

采用试件和结构件进行了大量的对比试验,分析研究了振动焊接对构件焊缝区残余应力、断裂韧性、疲劳寿命等力学性能的影响。结果表明,振动焊接可以降低焊缝表面的残余应力,改善焊缝区的微观组织,提高焊缝处的断裂韧性,提高试件和结构件焊缝的疲劳寿命。     

钢箱梁横隔板焊缝疲劳性能的锤击效果研究

针对钢箱梁横隔板与U肋连接焊缝疲劳细节,选取了三个局部试件作为研究对象,采用锤击装置对试件弧形缺口处焊缝的焊趾部位进行锤击处理,并采用疲劳试验机对处理后试件进行疲劳加载,对比分析试件的疲劳裂纹扩展情况、疲劳应力幅和疲劳强度的变化情况。同时,建立了局部锤击有限元模型,分析锤击部位的残余应力、塑性变形等,并结合疲劳试验结果,从疲劳裂纹萌生寿命、疲劳强度、锤击残余应力分布等角度,对锤击效果进行了评价。研究结果表明,锤击处理可有效提高横隔板与U肋连接焊缝的疲劳裂纹萌生寿命及疲劳强度;锤击处理可产生明显的塑性变形及残余应力,且两者均以焊趾为中心近似呈圆弧状分布;锤击深度为0.2mm时,锤击残余压应力沿板厚、垂直焊缝方向的分布范围均为3mm左右,从而改善构件的疲劳性能。     

桥梁焊接构件疲劳损伤测试与分析

对桥梁结构中典型的焊接构件的缩尺试样进行实验研究,探讨了焊接构件在高频动载下的高周疲劳损伤破坏过程及其特征．通过动态捕捉焊接试样在焊趾附近的应变变化情况,直观描述了疲劳损伤演化过程中的3个典型阶段;通过研究疲劳实验过程中试件固有频率的变化情况,定量给出了试样的疲劳损伤演化曲线,为研究结构的疲劳损伤情况提供了一种新的方法．结果表明：在焊接试样的总疲劳寿命中,对应于疲劳裂纹萌生期和扩展期的寿命占主要部分,达到总疲劳寿命的90％左右,而产生宏观可见的疲劳裂纹到试件断裂的寿命周期很短,只占到总疲劳寿命的10％左右．疲劳裂纹源和裂纹扩展区部分的图像呈放射状的人字形条纹,人字纹指向裂源,其反向为裂纹的扩展方向．     

2205不锈钢焊接接头疲劳裂纹扩展试验及分析

采用IGTB逆变式CO2气体保护焊对2205双相不锈钢进行焊接,形成焊接接头;并根据标准GB6398-2000对接头进行疲劳裂纹扩展试验.通过疲劳裂纹扩展速率测试,利用Matlab软件和Paris线性回归方程分析数据,得到对接接头上焊缝区、热影响区和母材区的疲劳裂纹扩展速率lg(da/d N)-lgΔK曲线.结果显示,给定的应力比工作条件下,疲劳裂纹在对接接头各区域的扩展速率差别较大,热影响区的扩展速率较快,母材次之,焊缝金属最慢.并利用SEM方法观察了疲劳断口,分析了产生疲劳裂纹扩展速率不同的原因.     

对接焊缝初始缺陷对疲劳寿命影响规律研究

为研究钢桥面板对接焊缝中表面及内部缺陷对疲劳寿命的影响，文章运用FRANC3D与ABAQUS软件对等效后的基本焊接构造进行裂纹扩展分析，得到疲劳寿命随初始缺陷参数的变化关系，结果表明表面及内部缺陷在裂纹扩展中裂纹形状逐渐接近半圆形及圆形。不同初始参数对疲劳寿命的影响程度不同，表面及内部缺陷对缺陷形状比、尺寸、方向变化的敏感程度也不同，锁定形状比不变，短轴长增加3倍时，含内部缺陷试件的疲劳寿命降幅为68.9%,短轴长增加6.5倍时，含表面缺陷试件的疲劳寿命降幅为46.45%;锁定短半轴不变，当形状比从0.1增至0.6时，疲劳寿命平均增幅为88.7%(表面缺陷)和90.2%(内部缺陷);锁定尺寸不变，当缺陷植入角度从30°增至90°时，疲劳寿命的平均降幅为59.7%(表面缺陷)和62.3%(内部缺陷)。     

基于断裂力学的钢-UHPC组合结构中栓钉的疲劳寿命评估

为研究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板中焊接栓钉疲劳寿命的高效评估方法,采用Schwartz-Neuman交替法建立钢-UHPC组合结构中栓钉焊缝表面裂纹的三维断裂力学模型,进行裂纹扩展模拟和栓钉的疲劳寿命预测。首先使用2种常用有限元软件ANSYS和ABAQUS中的断裂力学模型验证Schwartz-Neuman交替法的计算精度和效率;然后采用Schwartz-Neuman交替法求解不同栓钉焊缝初始裂纹的应力强度因子并对其进行参数分析;最后基于栓钉焊缝裂纹的三维扩展预测焊接栓钉的疲劳寿命,与钢-UHPC组合结构的推出疲劳试验结果进行比对,并通过ANSYS和ABAQUS中的断裂力学分析模型以及Schwartz-Neuman交替法给出的圆柱体内深埋倾斜圆形裂纹应力强度因子计算结果的比对,验证了Schwartz-Neuman交替法的优越计算能力和准确性。结果表明:在钢-UHPC组合结构的层间剪力作用下,钢-UHPC组合结构的栓钉焊缝裂纹属于Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型复合的混合型裂纹,且裂纹呈非平面扩展;栓钉的疲劳破坏位置主要取决于栓钉焊缝2个焊趾处初始裂纹相对于裂纹驱动力的方位和裂纹尺寸之比;基于栓钉焊缝表面裂纹三维扩展得到的栓钉疲劳寿命预测值与推出试件疲劳试验给出的栓钉疲劳寿命实测结果吻合良好,证明基于Schwartz-Neuman交替法的表面裂纹三维扩展可高效和可靠地用于钢-UHPC组合桥面板中栓钉的疲劳寿命评估。     

TIG熔修法改善含咬边缺陷焊接接头疲劳性能

接头焊趾区表面常常会存在一些焊接缺陷如咬边等，这些缺陷对接头承受动载荷的能力影响很大，疲劳裂纹往往从该部位更早地萌生．结合国产16Mn低合金中强钢，用TIG熔修法提高含咬边缺陷焊接接头疲劳强度，并延长其疲劳寿命．试验结果表明，咬边等焊接缺陷降低原始焊接接头疲劳强度10％～20％；与含缺陷焊态试件相比，TIG熔修处理后十字接头的疲劳强度提高70％，疲劳寿命提高5～8倍，与不舍焊接缺陷的焊态试件相比，疲劳强度提高34％，疲劳寿命延长3～4倍：原始咬边缺陷对TIG熔修处理后焊接接头的疲劳性能基本没有影响．     

钢桥焊接构件疲劳寿命预测

分析了影响焊接接头疲劳寿命的各种因素,在Dugdale模型基础上构造裂纹闭合模型,并将其应用到焊接接头的表面半椭圆形裂纹,其中考虑了影响区的材性变化、焊接残余应力以及焊缝几何带来的应力集中,通过与两个试验结果的比较表明：该法能估计裂纹扩展阶段的疲劳寿命,可用于焊接钢桥抗疲劳设计。     

焊缝几何对焊趾疲劳裂纹扩展行为的影响

根据实测的焊趾疲劳裂纹形核点处的焊缝几何参数及其统计分布，通过建立焊缝几何参数与焊趾裂纹应力哟度因子解之间的关系，用统计模拟方法研究了焊缝几何参数的统计涨落性质对焊趾裂纹扩展行为的影响，结果表明，焊趾曲率半径的统计涨落对焊趾疲劳裂纹扩展分散性的影响最大；调整焊趾角度对焊趾裂纹扩展遥增寿作用最显著。     

7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口

利用电子显微镜和扫描电镜对7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳断口进行研究,分析了 7075-T6铝合金搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹的发展过程。结果表明,搅拌摩擦焊接头腐蚀疲劳裂纹萌生 于焊核区和热力影响区的交界处并逐渐向热力影响区内部扩展,最终延伸并断裂于热影响区。腐蚀疲劳断 口存在多个裂纹源,裂纹源萌生于腐蚀坑处。腐蚀疲劳裂纹扩展分为低速扩展、稳态扩展和快速亚稳态扩展 3个阶段。在低速扩展阶段,产生了很多点蚀坑。在稳态扩展阶段,腐蚀疲劳具有脆性断裂特征。在快速亚 稳态扩展阶段,循环荷载成为裂纹扩展的主要驱动力而腐蚀作用的影响减弱。腐蚀疲劳裂纹扩展的瞬断区 呈现以脆性断裂为主的断裂特征。     

Q345B钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳试验

为了研究不同加载制度下的钢框架梁柱节点焊缝低周疲劳性能,设计并完成了六个足尺全焊接梁柱节点焊缝低周疲劳试验,研究了节点焊缝的疲劳裂纹萌生及扩展规律,分析了循环幅值、加载历程对节点疲劳性能的影响,比较了在常幅、变幅及随机荷载作用过程中的疲劳损伤累积程度。结果表明:在三种加载制度下,梁翼缘焊接孔处焊趾最易萌生疲劳裂纹,最终断裂的路径均为焊接孔焊趾裂纹斜向发展,与翼缘焊缝端部裂纹汇合,造成全截面断裂;试件直接经历等幅大变形对节点的疲劳性能较为不利,经历由小变形到大变形的加载过程更能发挥耗能能力;常幅加载的幅值越大,节点累积损伤的速率越快,越早发生疲劳断裂.     

14MnNbq钢焊接接头低周疲劳性能

对三种焊接方式;手弧焊,CO2气体保护焊和Ar气体保护焊的14MnNbq风焊接头进行了低周疲劳试验,表明焊缝金属比母材有较大的强化,在低应变幅值时,CO2气体保护焊显示出较高寿命,在高应变幅值时,Ar气体保护焊疲劳寿命高一些。     

Effect of weld microstructure on brittle fracture initiation in the thermally-aged boiling water reactor pressure vessel head weld metal

Effects of the weld microstructure and inclusions on brittle fracture initiation are investigated in a thermally aged ferritic high-nickel weld of a reactor pressure vessel head from a decommissioned nuclear power plant.As-welded and reheated regions mainly consist of acicular and polygonal ferrite,respectively.Fractographic examination of Charpy V-notch impact toughness specimens reveals large inclusions(0.5-2.5μm)at the brittle fracture primary initiation sites.High impact energies were measured for the specimens in which brittle fracture was initiated from a small inclusion or an inclusion away from the V-notch.The density,geometry,and chemical composition of the primary initiation inclusions were investigated.A brittle fracture crack initiates as a microcrack either within the multiphase oxide inclusions or from the debonded interfaces between the uncracked inclusions and weld metal matrix.Primary fracture sites can be determined in all the specimens tested in the lower part of the transition curve at and below the 41-J reference impact toughness energy but not above the mentioned value because of the changes in the fracture mechanism and resulting changes in the fracture appearance.     

Fe-6.5% Si合金热轧板焊接接头的组织和力学性能

针对Fe-6.5% Si合金热轧板焊接接头易萌生裂纹的问题,研究了不同氩弧焊工艺对焊接接头显微组织和力学性能的影响规律.研究表明:不使用填充焊丝的TIG焊不适合Fe-6.5% Si合金热轧板焊接,因在焊缝内出现大量显微裂纹;使用工业纯铁焊丝的MIG焊实现了Fe-6.5% Si合金热轧板的良好连接,焊缝表面连续、鱼鳞纹均匀,焊缝内无显微裂纹.稀释硅浓度是改善焊缝区组织和力性的有效方法.优化工艺下的焊接接头在500℃拉伸延伸率5.5%,抗拉强度280 MPa,满足Fe-6.5%Si合金板带制造过程中的温轧工艺要求.     

核用A-TIG焊活性剂配比及对焊缝性能影响

以碳钢P265GH和不锈钢321为试验对象,结果表明,在相同焊接工艺参数下,涂刷配制出的活性剂,可大大增加焊接焊缝熔深,对于板件厚度在8 mm以下时,可无需开坡口、不用填丝,一次完成焊接过程,单面焊双面成形.并对焊缝接头进行相关的物理、化学分析,得到的焊缝宏观成形良好、熔深明显较常规TIG大,微观金相组织、力学性能均满足核电安装的焊接要求.     

基于热点应力法的焊接结构疲劳评估

针对传统名义应力整体法在焊接板结构疲劳分析应用中的实际困难,介绍和分析了应用于海洋结构工程领域的基于表面外推的热点应力法.通过对焊接样件在不同应力水平下的疲劳试验,获取了焊接样件在97.7%可靠度下的疲劳寿命.采用热点应力法计算样件焊趾处热点应力值,提出考虑主板厚度效应的修正S-N曲线,并预测了样件的疲劳寿命.结果表明:板厚修正后的热点应力S-N曲线应用于薄板焊接结构疲劳寿命评估具有更高的精度和可靠性.以轨道车辆用焊接天线梁为例,采用该方法分析了焊缝处的热点应力,其最大应力发生位置与线路运用中出现裂纹位置相吻合,其计算寿命为7.1×10~5次,与实际运营结果基本一致.为平板焊接接头的抗疲劳设计提供参考.     

钪铒微合金化对7A52合金焊缝组织与性能的影响

采用传统ER5183焊丝及单独和复合添加Sc,Er的自制5183焊丝对7A52铝合金进行钨电极惰性气体保护焊,并对焊接接头的力学性能和焊缝显微组织进行了研究.结果表明,拉伸断裂均在焊缝中心处,焊缝处是焊接接头的最薄弱环节,其次是焊接热影响区内的软化区.在ER5183焊丝中添加微量元素Sc和Er可有效细化焊缝处的组织,提高合金焊接接头的强度,其中单独添加Sc的焊丝效果最好,单独添加Er的焊丝效果次之.焊接接头的抗拉强度可达3324MPa,是母材强度的725%.     

C-Mn钢和焊缝金属韧-脆转变微观断裂行为

对C-Mn钢和焊缝金属的COD,4PB,Charpy V和3NB试样在韧-脆转变温度区产生不同纤维裂纹长度后的断裂进行了卸载试验。通过对卸载试样纤维裂纹尖端及其两侧的微孔形态变化的观察和测量,断裂试样断口韧窝形貌以及起裂源粒子及其位置的观察和测量,对上述试样韧-脆转变区的微观断裂机理进行了分析研究。发现无论是裂纹试样还是缺口试样产生纤维裂纹后发生解理断裂的临界事件都是铁素体裂纹的扩展。韧-脆转变的主要影响因素为纤维裂纹扩展其前端三向应力度和最大正应力上升并超过临界值。韧性值的波动是由于在纤维裂纹扩展过程中,其尖端宽度的随机变化和材料中薄弱环节的随机分布引起的。     

搅拌摩擦焊、搅拌振动摩擦焊和钨极惰性气体焊接AA6061-T6接头的组织和力学特性对比研究

This study compared the microstructure and mechanical characteristics of AA6061-T6 joints produced using friction stir welding (FSW), friction stir vibration welding (FSVW), and tungsten inert gas welding (TIG). FSVW is a modified version of FSW wherein the joining specimens are vibrated normal to the welding line during FSW. The results indicated that the weld region grains for FSVW and FSW were equiaxed and were smaller than the grains for TIG. In addition, the weld region grains for FSVW were finer compared with those for FSW. Results also showed that the strength, hardness, and toughness values of the joints produced by FSVW were higher than those of the other joints produced by FSW and TIG. The vibration during FSW enhanced dynamic recrystallization, which led to the development of finer grains. The weld efficiency of FSVW was approximately 81%, whereas those of FSW and TIG were approximately 74% and 67%, respectively.