非等强焊接接头的屈服载荷

焊接接头热影响区软化是TMCP钢不可避免的问题.为分析这种接头的承载能力,利用滑移线场的变形机制,考虑焊缝和热影响区的强度相对于母材的变化,以及它们的宽度相对于板厚的变化,给出了包含有焊缝、热影响区和母材的拉伸试样屈服载荷的计算方法.计算结果表明,热影响区的硬化或软化及其宽度对接头屈服载荷有直接的影响.热影响区软化的焊接接头承载能力可以通过提高焊缝强度来补偿.该分析方法适于TMCP钢焊接接头焊缝强度的初步设计.     

热影响区软化焊接接头流变行为及抗拉强度预测

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，对接头承载能力的影响需要做出定量评价．用有限元分析方法发现，热影响区软化焊接接头的拉伸试样．在屈服后的流变过程中，与热影响区相邻的焊缝区和母材区的Mises等效应力升高，分布规律符合指数函数规律，而在热影响区则相应减小，这种变化满足力的平衡条件．在此基础上提出了预测强度不均匀接头抗拉强度的方法．其预测结果与有限元分析有很好的一致性，可用于热影响区软化焊接接头抗拉强度的预测和高匹配接头抗拉强度的设计．     

细晶粒钢热影响区软化焊接接头的力学性能

焊接接头热影响区软化是细晶粒钢焊接时普遍存在的问题.用有限元分析方法,从屈服强度和抗拉强度两个方面对热影响区软化的焊接接头的力学性能进行分析.分析结果表明,与接头的屈服强度相比,热影响区软化对接头的抗拉强度有较大的影响;软化的热影响区的屈服应力和宽度较焊缝对接头的抗拉强度有较大的影响,而且存在临界值,超过它们时,使接头的抗拉强度明显降低;增加焊缝的屈服应力可以改变临界点,提高热影响区软化焊接接头的屈服强度和抗拉强度.而且发现,试样的长度对测定热影响区软化的焊接接头的抗拉强度没有影响,而对其屈服强度的确定有一定影响.     

强度不均匀焊接接头的应力分布及变形

为解释强度不均匀焊接接头最软区的强度及宽度与其承载能力的关系,用有限元对这类接头的单轴拉伸试样上应力分布及变形进行分析,当外加应力超过最软区的屈服应力时,在最软区及其邻近区域出现三轴应力状态;在有屈服应力差别的区域交界处Mises等效应力发生阶跃变化,其变化幅度与交界面两侧材料的屈服应力差值有关,随外加载荷的增加而增大.最软区Mises等效应力的降低量和与之相邻区域的增加量在试样长度上的积分相等.当Mises等效应力达到接头上最软区的抗拉强度时,在该处发生颈缩;随最软区的宽度减小或屈服应力增加,发生颈缩所需的外加应力增加;当最软区相对厚度小于0.2或相对屈服应力大于0.9时,在最软区已无明显颈缩.     

超高强度钢焊接接头断裂行为预测

测试了D406A钢母材和热影响区表面裂纹断裂韧度,比较了母材与热影响区断裂韧度概率分布,分析了非匹配对接头断裂韧性的影响.根据局部法由母材表面裂纹试样的断裂韧度值,得出威布尔形状参数和尺度参数,再根据该参量对热影响区表面裂纹试样的断裂行为进行了定量预测,预测结果与试验结果吻合很好,表明局部法能很好地描述超高强度钢焊接接头的断裂行为.     

非均质焊接接头的裂纹尖端拘束与J积分应用的可行性

采用弹塑性大变形有限元方法，分析了平面应力状太民下非均质焊接接头中以应力三轴度表征的裂纹尖端拘束。结果表明，接头中裂纹尖端拘束不能满足ＨＲＲ场要求而显示出与接头区配、裂纹长度和裂纹模型有关的复杂演化规律。因此，在焊接接头直接应用Ｊ积分作为断裂参量存有问。     

对焊接接头缺陷的分析及预防控制措施

在焊接过程中，由于金属材料，外部环境等各种不同因素，引起焊接中接头产生焊缝缺陷，以及如何采取各种检查方法，达到解决焊缝质量的问题。     

含损伤焊接接头裂纹体J积分的有限元数值研究

针对三点弯曲裂纹试样，利用弹塑性损伤-应变耦合的有限元方法，研究了在不同强度匹配焊接接头中，母材区断裂应变的变化对焊缝区裂纹断裂力学参量J积分的影响规律研究结果表明，在焊接接头中，材料损伤的出现将使裂纹扩展驱动力J积分增加，即裂纹更易扩展。对于高、等和低匹配的焊接接头，在焊缝区各项力学性能参数保持不变的条件下，随着母材区断裂应变的减小，焊缝区的塑性应变及裂纹扩展驱动力J积分均有明显的提高，使结构的安全性下降。随着接头强度匹配比的降低(母材屈服强度的升高)，母材区断裂应变的变化对J积分的影响作用逐渐减弱。     

钢轨焊接接头最危险应力确定

采用了车辆 -轨道耦合动力学模型进行焊接接头轮轨动力计算 ,建立了钢轨外形尺寸模型 .结合线路实际条件 ,以此作为参数 ,建立了钢轨焊接接头有限元模型 ,并进行了有限元分析 ,得到了焊接接头弯曲应力分布和钢轨变形情况 .得出的结论是钢轨焊接接头在轨腰和轨底连接处是应力集中的区域 .分析结果和日本新干线无缝线路钢轨焊接接头寿命预测的实验结果吻合     

高强度钢焊接接头疲劳强度

采用单点试验法和小样子升降法相结合的试验方法,在应力比r=0.12下,对高强度钢的两种焊接接头进行了拉拉疲劳强度试验。并对焊接接头型式对疲劳寿命的影响进行了数理统计分析。试验结果和分析表明:对接接头的疲劳极限σ0.12为230MPa;角接接头的疲劳极限σ0.12为130MPa;同时得到了两种接头型式的S N曲线和P S N曲线方程。在应力水平250MPa、置信度95%条件下,对接接头的中值疲劳寿命是角接接头中值疲劳寿命的6～8倍。     

新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点抗震性能的有限元分析

为研究新型钢板组合PEC柱-钢梁节点连接的抗震性能,以采用预拉对穿螺栓的新型PEC柱-钢梁T形件焊接连接中节点试验试件为研究对象,考虑轴压力、PEC柱截面形式与钢板组合截面布置方式等设计参数,利用有限元软件ABAQUS建立4个中节点有限元模型并对其滞回性能进行模拟.研究结果显示:柱轴压力提高了节点连接的初始抗弯刚度,而二阶效应降低了其抗弯能力;采取钢结构翼缘卷边增强了混凝土的约束作用,更好地满足"强柱弱梁"的抗震要求;钢板组合截面布置是决定梁柱连接刚度合理匹配的关键;预拉对穿螺栓表现出部分自复位功效,且较好地实现了混凝土斜压带传力模式,相应降低了节点域腹板的抗剪要求;所有试件破坏模式均因T形件的加强使得梁上塑性铰出现位置向T形件腹板尾部附近梁截面转移,且所有试件达到破坏时节点转角均超过0.02弧度,表明该节点连接能较好地满足抗震对节点转动能力的需求.     

一种超细晶粒钢焊接宽板抗断裂性能的数值评估

800 MPa超细晶粒钢具有优良的综合力学性能,但焊接热作用可能导致焊接热影响区的晶粒长大及局部软化。通过数值分析方法,以800 MPa超细晶粒钢母材性能为参照,对其实际焊接接头的抗断裂性能进行了评估。采用MARC商用软件,对不同中心贯穿裂纹尺寸的母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行了三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊,焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作对比的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果,分析了焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响,并依据全面屈服理论对裂纹张开位移(CTOD)值进行了分析。结果表明,焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的全母材。因此,该拉伸板的抗断裂性能应优于全母材,焊接接头的局部软化并未对结构承载造成不利影响。     

一种超细晶粒钢焊接宽板抗断裂性能的数值评估

800MPa超细晶粒钢具有优良的综合力学性能，但焊接热作用可能导致焊接热影响区的晶粒长大及局部软化。通过数值分析方法，以800MPa超细晶粒钢母材性能为参照，对其实际焊接接头的抗断裂性能进行了评估。采用MARC商用软件，对不同中心贯穿裂纹尺寸的母材及其实际焊接接头拉伸板模型进行了三维有限元计算和拉伸过程模拟。焊接方法为脉冲熔化极混合气体保护焊，焊接板的中心裂纹处于焊缝与热影响区之间的熔合区。用作对比的母材板的裂纹尺寸和位置、网格划分、边界条件等与焊接板完全相同。根据计算结果，分析了焊接接头力学不均匀性对应力应变场的影响，并依据全面屈服理论对裂纹张开位移（CYOD）值进行了分析。结果表明，焊接接头的CTOD值均低于同裂纹尺寸的全母材。因此，该拉伸板的抗断裂性能应优于全母材，焊接接头的局部软化并未对结构承载造成不利影响。     

焊接钢框架边节点抗火性能试验

为了得到焊接钢框架边节点的抗火性能,使用火灾试验炉对2个足尺H形钢框架节点进行了火灾行为的试验研究,并利用非线性有限元软件对试件进行了火灾反应分析.试验表明:焊接节点在火灾下有较大的转动能力,柱翼缘的弯曲变形和腹板的剪切变形是引起节点转动的主要因素,柱腹板加劲肋可提高节点临界温度50℃左右.将有限元模拟结果和试验结果进行了比较,取得了较好的一致,验证了有限元分析的正确性和可行性.最后提出了焊接节点抗火设计的建议,提高焊缝等级和设置柱腹板加劲肋可以提高节点的抗火性能.     

A710高强耐候钢焊接接头耐蚀性分析

通过干、湿交替周期浸润试验和浸泡试验,结合腐蚀形貌观察和电化学测试,对A710高强耐候钢母材和焊接接头在模拟海洋大气环境(3.5%NaCl溶液)中的耐蚀性能差异进行了研究。结果表明,A710钢焊接接头不同区域的显微组织存在明显差异,即母材主要为铁素体,热影响区主要由铁素体和贝氏体组成,还有大量M-A岛,焊缝区则主要为贝氏体及少量针状铁素体,这种组织的不均匀性使得A710钢的焊接接头区域在3.5%NaCl溶液中形成了众多微电偶腐蚀电池,而多个微电偶腐蚀电池耦合会导致焊接接头发生宏观电偶腐蚀,焊缝和热影响区为阳极,母材为阴极;电偶腐蚀的存在则导致A710钢焊接接头在模拟海洋大气环境中的平均腐蚀速率高于母材。     

Q235管线钢焊接接头微区电化学行为

研究了燃气旧管道Q235管线钢焊接接头各个微观区域在土壤模拟溶液中的电化学行为.测量了各个微区的极化曲线,测定了相关的电化学参数.结果表明,各区域的Ecorr由低至高和icorr由大至小的顺序依次为:熔合线,不完全正火区,过热区,正火区,回火区,母材,焊缝区.同一个焊接接头的七个不同热经历区域暴露于同一电解质时,也将构成一个多电极体系.其中,熔合线和不完全正火区将成为复杂多电极体系形成的原电池中的阳极,最可能遭受到优先的腐蚀溶解;焊缝区和母材区则是原电池中的阴极,腐蚀敏感性低且在一定程度上受到阴极保护.