超高强钢焊接接头CTOD评定的概率方法

按照规范BS7448与DNV-OS-C401,对60mm厚EQ70高强钢手工电弧焊接接头进行了低温(-10℃)CTOD韧度试验.结果表明:焊缝中心与熔合线处的CTOD值离散性较大,并且一部分CTOD值较低,仅在0.10mm附近.同时对试验结果进行了统计分析,提出CTOD韧度评定的概率方法.金相组织表明:焊缝中心与熔合线处的都是韧性较好组织.因此,超高强钢焊接接头的CTOD允许值应适当降低.结合试验研究结果,建议超高强钢焊接接头的CTOD允许值可以取0.10mm.     

裂纹尖端张开位移试验在导管架建造中的应用

介绍了裂纹尖端张开位移（简称CTOD）试验方法，并按照英国BS7448规范，用CTOD试验技术，测试了板厚为90mm的海洋平台导管架焊接接头的韧度，对三项焊接工艺进行了评定．结果表明三项焊接工艺的所有焊态焊接接头（包括焊缝和热影响区）试样的特征CTOD值，都大于设计规格书的要求，所评定的三项焊接工艺可以直接用于海洋平台导管架建造，焊后允许不进行热处理．     

基于Simufact的焊接应力的对比分析

焊接部位要经历不均匀的加热和冷却历程,最终在焊接结构中产生应力,焊接应力会导致焊接接头产生冷、热裂纹等缺陷,焊接结构破坏事故许多是由焊接应力和变形所引起。因此,为了提高焊接结构的质量和使用性能,简化焊条电弧焊焊接的实验过程,本文运用Simufact-Welding软件对Q345钢的T形接头进行平焊仿真,对比分析了焊件不完全约束和完全约束两种方法下在焊接过程中和冷却过程中熔合线处的应力。结果表明：该仿真过程中,其它参数相同的情况下,不同的焊件装夹方法得到不同结果的焊接应力,焊接过程中,两种方法下大部分熔合线处的等效应力的最大值大于Q345的屈服强度,焊件不完全约束方法下大部分熔合线处的残余应力大于Q345的屈服强度,焊件完全约束方法下大部分熔合线处的残余应力小于Q345的屈服强度。     

外物损伤对25CrMo4合金车轴钢疲劳性能的影响

为研究外物损伤（FOD）与25CrMo4钢疲劳性能的关联，采用空气炮装置开展高铁车轴钢试样的FOD模拟试验. 首先于试样表面预制FOD缺陷；其次，通过旋转弯曲疲劳试验获得光滑试样和含FOD试样的应力-疲劳寿命（S-N）曲线；同时，基于有限元方法估算不同缺陷试样的应力集中系数，结合Peterson公式预测疲劳缺口系数（FNC）和疲劳极限. 研究结果表明:FOD车轴钢试样的疲劳性能明显低于光滑试样，冲击速度越高，疲劳性能越低；其中边缺陷的疲劳缺口系数最大为1.52，面缺陷最小，约为1.14，但疲劳寿命分散性较大；与试验结果相比，仿真模拟和理论计算可获得更低（偏于保守）的疲劳强度估算值.      

用小试样边缺口等技术对结构钢及其焊接接头断裂韧度的研究

本文在用不同方法(多试样阻力曲线法,边缺口夏培试样法,小试样弹性柔度法,伸展区深度法,对15MnVN钢(其中包括一些其他的钢种)母材及焊接接头的断裂韧度试验的基础上,全面地探讨了焊接结构钢及其焊接接头断裂韧度评定的有关问题。     

1Cr-1/2 Mo钢堆焊奥氏体不锈钢时溶合区韧性与氢致剥离行为的研究

本文采用插销试验、三支点弯曲试验和电解充氢裂纹试验法对1Cr-1/2Mo钢堆焊奥309、奥347不锈钢焊条焊接接头熔合区的韧性及氢致剥离行为的研究结果表明,回火参数不同,其韧性不同.640℃,5h回火熔合区韧性最好.熔合区中的固溶氢含量,导致韧性下降.熔合区的剥离裂纹与焊后热处理制度有关.熔合区含氢量相同时,在焊后不进行热处理和热处理参数较小时不产生剥离裂纹;热处理参数增大,剥离裂纹率逐渐上升,在750℃时达到最大值,回火温度超过850℃时,无剥离裂纹产生     

钴铬钨合金堆焊接头的组织与断裂分析

利用电子显微技术对钴铬钨合金堆焊接头进行了组织和断口分析，结果表明堆焊层组织由钴基固溶体和碳化物构成，在常温冲击下呈准解理断裂。低碳钢上直接堆焊和加不锈钢过渡层焊接头的熔合区，组织主要是钴基固溶体，在冲击作用下出现韧性断裂，但前者熔合线出现脆硬组织，后者熔合区与堆焊层间有剥离现象，这些均不利于接头的结合。然而前者的熔合线组织是可改善的，因此在低碳钢上直接堆焊钴铬钨合金是可行的。     

缺口对车轴钢疲劳性能的影响

采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命（S-N）曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.     

缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

为了研究和准确评估不同尺寸的缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响，采用钻孔法在光滑试样表面人为引入缺陷，使用旋转弯曲疲劳试验机对光滑试样和不同尺寸缺陷的试样进行疲劳试验，以获得不同试样的疲劳极限；使用扫描电镜（SEM）观察断口形貌，使用Neuber公式（基于缺口敏感性）和修正的El-Haddad模型（基于断裂力学方法）评估带缺陷试样的疲劳极限. 研究结果表明:当试样等效缺陷尺寸小于59.64 μm时，其疲劳极限与光滑试样相同，都为360 MPa；当等效缺陷尺寸大于59.64 μm时，缺陷会降低光滑试样的疲劳极限，并且引入缺陷尺寸越大，疲劳极限越低；基于Neuber公式预测的疲劳强度能得到较为保守的疲劳强度估算值，而修正的El-Haddad模型可以更好地预测和评估不同尺寸的圆孔型三维缺陷对EA4T车轴钢疲劳强度的影响.      

表面裂纹的裂纹张开位移计算

本文将线弹簧模型扩展用于计算表面裂纹的裂纹张开位移。应用余能方法以及二维 静止单边裂纹的纵剖面假定,得到了半解析形式的单边裂纹的全塑性CM习D、coD及 CTOD表达式。采用该方法对受均匀拉仲的半椭圆表面裂纹平板进行了计算,所得弹 塑性CTOD与实测值吻合较好。      

环口板加固T型方钢管节点滞回性能的试验研究

为了评价加固后空心钢管结构中焊接管节点的抗震性能,实验研究了环口板加固T型方钢管节点的滞回性能.对2个环口板加固T型方钢管节点和2个对应的未加固节点试件进行了轴向反复荷载作用下的拟静力滞回性能试验.试验测试结果表明:采用环口板加固的T型节点,可以将破坏发生的部位由未加固节点的主支管焊趾处转移到加固节点的环口板与主管表面焊缝处;环口板加固后的节点滞回曲线更加饱满,具有更好的抗震性能;加固后T节点的延性系数比未加固节点的延性系数明显增加,两组加固后的T节点分别提高了:受压阶段34%、100%;受拉阶段33%、145%.      

压弯复杂应力下焊趾局部应力-应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关.同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律.由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略.     

压弯复杂应力下焊趾局部应力一应变研究

通过对模拟结合壳典型部位的焊接试件进行加载试验,分析了压应力对局部应力应变特征的影响,结果显示,焊趾处名义应力相同条件下,局部应力应变值与施加的载荷形式有关．同时,对此试件进行的弹塑性有限元分析,得到了与试验结果基本吻合的规律．由此得出,压应力与弯曲应力的比值较小时,对焊趾处局部应力应变产生的影响可忽略;比值较大时,产生的影响不可忽略．     

焊接转向架电化学腐蚀机理试验研究

为揭示焊接转向架腐蚀规律,分析了焊接转向架所用钢板及其焊接试件在3.5%NaCl溶液中的腐蚀电位和交流阻抗.采用动电位扫描法测定试件的极化曲线并进行电偶腐蚀试验,得到焊缝处及焊缝两侧距离焊缝不同位置的电位分布规律.结果表明:焊缝处腐蚀电位最低,耐腐蚀性最差;试件焊缝周边钢板腐蚀电位较高, 09CuPCrNi-A焊接钢板腐蚀电位最高,为-0.458 V,耐腐蚀性最好;最大电偶电流密度为1.76 A/cm2,相当于0.018 mm/a 的腐蚀速度,应重视焊接转向架的电化学腐蚀.      

E43厚钢板焊接接头的断裂韧性试验

根据BS7448断裂韧度试验标准,对常用的E43厚钢板进行了CTOD(裂纹尖端张开位移)断裂韧度试验,分别测试了在20℃室温条件下母材、热影响区、焊缝区的CTOD数值,测试验结果表明:母材、热影响区、焊缝区的CTOD特征值均大于允许值,工程结构断裂韧度符合要求。     

钢桥面板与纵肋焊缝疲劳评估及裂纹扩展研究

为研究正交异性钢桥面板纵肋与顶板连接焊缝的裂纹扩展特性并建立相应的疲劳寿命评估方法,考虑裂纹扩展模拟方法以及材料特性等因素对于裂纹扩展过程与疲劳寿命预测的影响,以某长江公路大桥重载交通钢桥面板为研究对象,进行了疲劳模型试验和理论研究. 综合运用疲劳试验与断裂力学数值模拟研究起始于焊根位置裂纹的疲劳寿命评估问题,探明了疲劳裂纹的扩展特性. 研究结果表明:基于常幅疲劳加载的寿命预测结果与试验实测值间的相对误差小于10%,且预测结果偏于安全;裂纹扩展路径及裂纹面空间形态等扩展特性与疲劳试验相吻合;裂纹扩展模拟方法、扩展角计算准则、材料特性和初始裂纹深度是疲劳寿命预测的关键影响因素;起始于焊根的疲劳裂纹属于Ⅰ型主导的复合型裂纹,疲劳寿命评估应考虑Ⅱ型与Ⅲ型裂纹的影响;裂纹面呈现出典型的空间曲面特征,其深度与长度之比介于0.20～0.63之间,最大扩展角为12.7°;疲劳寿命评估结果对于初始裂纹深度取值较为敏感,应结合工程实际确定合理取值.      

Effect of interference fits on the fatigue lives of bolted composite joints

The effect of interference fits on the fatigue lives of bolted composite joints is investigated by conducting mechanical tests. Static and fatigue tests are carried out on specimens made of carbon-bismaleimide composites joined together as double-lap single-bolt joints. The bolts having interference fits ranging of 0 (neat fit), 0.5%, 0.75% and 1% are performed. The results demonstrate the relationship between fatigue life and different values of interference fits. After the fatigue tests, non-destructive evaluation (NDE) and scanning electron microscope (SEM) are used to observe the damage of the surrender and surface of the hole. The test results show that the interference fitted specimens have improved fatigue life compared to the neat fitted specimen. The NDE and SEM results reveal that the damage degree of interference fitted specimen is weaker than that for the neat fitted one.     

WEL-TEN780A高强钢及焊接接头疲劳裂纹扩展速率

依据GB6398-86,采用紧凑拉伸试样(CT),对WEL-TEN780A钢及其用L-80SN焊条手工电弧焊焊接接头的焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了研究.结果表明在相同的疲劳循环载荷作用,
热影响区疲劳裂纹扩展速率高于母材和焊缝,焊缝金属具有最低裂纹扩展速率.焊缝金属中的针状铁素体细小且被大角度晶界所分割,疲劳裂纹扩展时要消耗更大的能量,从而降低裂纹扩展速率,成为止裂型焊缝.     

主梁新细节的疲劳寿命预测及参数分析

为研究沪通铁路长江大桥主梁新细节的过焊孔半径、过焊孔形状、焊脚尺寸对大桥疲劳性能的影响,采用热点应力法预测疲劳寿命,并将其与9个试件的疲劳实验结果进行比较,在此基础上建立有限元模型进行相关参数分析.研究表明:基于热点应力法预测的主梁新细节的疲劳寿命与试验测试值存在一定差异,但均小于15%;主梁新细节过焊孔附近的翼缘板网格尺寸对其热点应力影响较小,小于1.6%,对此焊接细节采用两点外推法与三点外推法计算热点应力均是可行的;焊脚尺寸、过焊孔半径对热点应力、翼缘板的最大应力有一定的影响,但变化幅度均不超过10%;热点应力、腹板、翼缘板最大应力受长短半轴比的影响显著,腹板最大应力的变化幅度达21.6%,而其他两者均未超过10%.建议在有条件时可采用椭圆形过焊孔的焊接细节,且长短轴之比适当取大些.      

WEL—TEN780A高强钢及焊接接头疲劳裂纹扩展速率

依据ＧＢ６３９８－８６,采用紧凑拉伸试样,对ＷＥＬ－ＴＥＮ７８０Ａ钢及其用Ｌ－８０ＳＮ焊条手工电弧焊焊接接头的焊缝和热影响区的疲劳裂纹扩展速率进行了研究。结果表明：在相同的疲劳循环载荷作用下,热影响区疲劳裂纹扩展速率高于母材和焊缝,焊缝金属具有最低裂纹扩展速率。