舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究

由于传统的舰船机械接头焊接方法得到的构件极限荷载数值较小,容易产生疲劳裂纹损伤,导致其使用寿命过短,提出舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。分析焊接接头在不同条件下的受力情况,建立有限元模型,将输出结果设置为应力强度因子,并采用四点受压载荷设计,计算裂纹应力强度,分析应力强度因子数值在趋近于临界值时,对裂纹扩展的加速效应,完成舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。设计对照实验,测试本文方法的应用效果,将其与另外2种传统方法比较,分别测试三者的极限荷载。实验结果表明,所提出的焊接方法最大极限载荷数值达到了1 964 kN,相比传统方法增加了1.8%,证实本文方法能够有效控制焊接接头疲劳裂纹损伤程度,增长其使用寿命。     

熔化极气体保护焊单面施工时焊接裂纹的控制

气体保护焊单面施工时易产生焊接裂纹。通过对一般焊缝金属凝固裂纹的形成机理及裂纹产生要素进行分析认为,产生裂纹的主要原因有板厚、焊接线能量、坡口形状、对接部位、熔深量及焊接电流和焊接速度等,并通过试验得出了防止裂纹产生的对策。     

基于内聚力模型的船舶焊接接头裂纹萌生及扩展分析方法

船舶一般为大型焊接结构,焊接接头处较易产生裂纹等缺陷,因此需开展焊接接头裂纹萌生及扩展研究。首先,基于双线性内聚力模型对不锈钢钎焊接头模型进行裂纹萌生及扩展的数值模拟计算,获得载荷与裂纹扩展长度的关系,并与文献试验结果进行对比分析。在两者结果较为一致的基础上,采用相同方法对船舶典型焊接接头的裂纹萌生及扩展进行数值模拟计算和分析。结果表明,基于双线性内聚力模型的裂纹萌生及扩展分析方法能够较好地模拟船舶焊接接头裂纹扩展过程中的开裂、损伤积累及损伤未积累阶段。焊接接头裂纹萌生及扩展研究可为后续进行相关船舶结构安全评定奠定理论研究基础。     

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.     

板板焊接构件应力强度因子的工程化方法研究

针对承受拉弯载荷作用焊趾处含有表面裂纹的T型焊接接头,提出了一种根据裂纹最大张口位移量确定裂纹最大深度处应力强度因子的新方法。基于有限元数值计算,考虑了模型尺寸效应、焊接尺寸、裂纹深度比、裂纹形状比等因素对应力强度因子的影响,建立了拉伸、弯曲载荷对应的修正系数表达式,提出了基于裂纹表面最大张口位移确定T型焊接接头裂纹深度方向的应力强度因子的简便方法。以十字形板板焊接接头为例,显示该方法适用于任意形式的板板焊接接头。     

H型钢焊接裂纹的成因及预防措施

某厂H型钢焊接加工过程中出现裂纹。根据裂纹的特点,从工艺焊接线能量、拘束应力、缺口敏感、焊前预热、焊接施工环境、焊后处理等方面分析裂纹产生的原因,提出了解决H型钢焊接过程中防止裂纹的工艺措施,控制热输入量,焊前、焊后处理,改善焊接环境等。经过以上工艺改进后进行焊接,焊接质量良好,取得了较好的效果,为同类H型钢钢结构施工提供有益的借鉴。     

具初始裂纹钢桥梁焊接构件疲劳裂纹扩展和疲劳寿命计算

钢桥梁构件因焊接缺陷或者在疲劳应力交互作用下萌生裂纹,钢桥梁构件因存在初始裂纹大大地降低焊接构件的疲劳性能.文中考虑到焊接构件往往会存在初始缺陷,研究了含初始缺陷的桥梁焊接构件的疲劳分析方法.在已有的大量含裂纹构件的疲劳实验工作基础上,结合课题组所做的焊接构件疲劳实验资料,假设初始裂纹焊接构件在疲劳裂纹扩展过程中裂纹形状保持为半椭圆形状;针对桥梁构件实际受力特征,由钢桥梁构件的高周疲劳损伤演化方程入手,考虑初始裂纹条件下裂纹前缘的损伤区的存在及其对裂纹扩展的影响,采用虚拟裂纹扩张方法推导了适用于钢桥梁构件的疲劳裂纹扩展分析的疲劳裂纹扩展率公式,建议了裂纹扩展和疲劳寿命数值计算方法.采用文中的计算方法,研究了已有的钢桥梁结构焊接构件疲劳实验的裂纹扩展过程和疲劳寿命的计算.计算结果表明:裂纹的扩展过程中裂纹的深度和表面半长度之比a/c是一个变化的数值,且在一定的a0/t0条件下,随着a0/c0的增加,循环次数逐渐增大.     

分段制作焊接裂纹原因分析及预防措施

概述某船厂在分段制作外检过程中发现多处焊接裂纹,对产生焊接裂纹的分段进行探伤检测和专题研讨分析,找出焊接裂纹的种类和主要影响因素,制定预防措施.杜绝后续船分段制作过程中类似问题重复发生,为其他造船企业焊接质量管理提供参考.     

焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展影响:综述

船舶结构的疲劳失效多在焊接接头处产生。疲劳裂纹扩展而导致的疲劳断裂是焊接接头疲劳失效的主要形式。焊接残余应力会对船舶焊接接头的疲劳裂纹扩展产生影响,而且在疲劳裂纹扩展的过程中残余应力会发生重分布现象,对裂纹扩展的影响更加复杂。文中对近年来国内外焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展的影响进行归纳总结,将研究此问题的主要方法和研究成果进行分类,并指出了研究的不足之处以及发展趋势。     

FPSO典型焊接接头初始表面裂纹对残余应力影响研究

FPSO目前已成为深水作业的重要设备之一。FPSO为大型焊接结构,焊接过程中不可避免的会有残余应力产生。而焊接接头的焊趾附近容易萌生表面裂纹,裂纹的产生会使残余应力发生重分布,从而影响焊接残余应力对结构疲劳强度的评估。本文首先基于热-弹塑性基本理论和X射线衍射法对FPSO典型焊接接头初始残余应力进行数值模拟和试验研究,结果发现焊趾附近初始横向残余拉应力较大;随后在焊趾附近引入表面初始裂纹,分析含表面初始裂纹的FPSO典型焊接接头残余应力重分布。结果表明引入初始表面裂纹后,裂纹尖端出现了较大的残余拉应力,而远离裂纹区域的残余应力大小和分布几乎不受表面初始裂纹出现后的影响。本文的研究可为FPSO安全性能评估提供参考。     

东海大桥钢箱梁焊缝热裂纹的分析及解决措施

分析本产品结构焊接热裂纹的产生原因,通过试验,提出了该钢种的焊接注意事项,在后续生产中有效地控制了焊接热裂纹的产生。     

6E390系列柴油机汽缸体裂纹的焊接

柴油机汽缸体为灰口铸铁,当出现裂纹进行焊接时,由于片状石墨的存在,焊接后骤冷便会造成应力集中,产生冷裂纹,为了避免裂纹的出现,保证焊接质量,我们通过广泛的研究和实践,发现采用局部加热,电弧焊焊接并用乙炔焰保温的工艺,能够解决这一难题。     

潜艇壳体焊接残余应力的测量

在用高强度钢建造潜艇壳体过程中经常出现焊接裂纹,它严重地影响了潜艇的质量,危及潜艇的安全。焊接裂纹的出现,除与壳体的材料质量、建造工艺、设计的合理性有关外,还与焊接过程中必然产生的焊接残余应力的大小有密切的关系。焊接残余应力的影响不仅可能促使产生焊接裂纹,还可能在与外加应力叠加后改变壳体的承载能力,并可能促进应力腐     

某高速船下舵承套筒焊接裂纹产生机理及解决措施

针对某型高速船下舵承套筒裂纹的产生,分析普通低碳钢焊接件在焊接后产生裂纹的原因.在分析产生裂纹原因的基础上,探索出防止焊接裂纹产生的方法并在实际应用中取得了很好的效果.     

2205双相不锈钢SAW焊接热裂纹消除

在2205双相不锈钢设备埋弧焊(Submerged Arc Welding, SAW)焊接过程中,焊缝中心位置产生纵向开裂,经分析裂纹为因焊缝宽深比过大而形成的热裂纹。使用新焊接工艺焊接试板和工件,并经相关检测发现,通过改善焊接工艺参数改变焊缝表面轮廓,有助于消除焊缝中心纵向热裂纹。     

船舶焊接常见裂纹分析及控制

船体结构焊接过程中,会出现各种不同的焊接缺陷,焊接裂纹则是最危险的一种缺陷。从船厂生产实际出发,分析船舶建造的过程中容易产生焊接裂纹的部位以及裂纹类型,对产生裂纹的原因进行“把脉分析”,进行一系列的会诊;并结合具体的案例及现场试验结果,找到真正的“病因”所在;独辟蹊径,对容易忽略的影响因素进行深入研究。结合具体的生产条件,提出切合实际、经济有效的方法,来提高焊接质量和产品结构的可靠性。     

爆炸消除焊接残余应力的数值模拟

焊接残余应力及其控制技术是重大工程结构物(例如反应堆、潜艇等)建造中关注的核心问题之一。爆炸法消除残余应力是近年来发展起来的高效、低成本的1种新技术,但对其机理的研究仍然相当缺乏。本文利用非线性有限元软件ABAQUS对爆炸消除焊接残余应力技术进行了数值模拟,同时考察了焊缝中夹杂的裂纹缺陷对爆炸载荷的响应。研究对象为70 mm厚的超厚钢板对接焊缝,焊接坡口为X型。本文主要完成了以下2项研究工作。1)将盲孔法测得的焊接残余应力分布预置到模型中,计算了爆炸载荷作用下不同布药方式时焊接残余应力的再分布,并将其与对应的实测结果进行比较。研究结果表明,金属材料的塑性流动是爆炸消除焊接残余应力的根本因素。2)在模型的焊缝区引入面状裂纹来表征焊缝中的凝固裂纹,利用ABAQUS用户自定义子程序开发的基于虚拟裂纹闭合法的三维断裂单元,计算能量释放率对爆炸载荷的响应。研究结果表明,爆炸载荷并不一定会导致裂纹的扩展。因此,本文的研究方法和结果对于爆炸消除焊接残余应力在工程应用领域具有指导意义。     

3000t江海直达货船建造检验中的焊接裂纹分析

针对 30 0 0t江海直达货船建造检验过程中发现的一系列焊接裂纹 ,从理论上分析了产生的原因 ,提出了避免焊接裂纹的关键措施 ,即严把焊接工艺关和加强现场质量监督检查     

船用高强度钢结构低温环境下焊接冷裂纹的防止

针对船用高强度钢的焊接冶金特点和低温环境对出现焊接冷裂纹的影响进行了分析，从而提出了在低温环境下焊接时预防出现冷裂纹的工艺措施。     

3000t江海直达货轮建造检验中的焊接裂纹分析

对3000t江海直达货轮建造检验过程中结构件焊接裂纹产生的原因进行分析，提出了消除焊接裂纹所应采取的措施。