3003铝合金A-TIG焊表面活性剂实验

对3003铝合金进行交流活性钨极氩弧焊(A-TlG)焊接实验,选用氧化物SiO2,TiO2和卤化物MnCl2,NaCl,CaF2作为活性剂,研究了单一成分表面活性剂对焊接熔深的影响。实验结果表明:涂敷活性剂可以一定程度的增加焊缝熔深;氧化物增加焊缝熔深的作用比卤化物大;TiO2作用最显著,熔深增加约80%,且焊缝无裂纹、气孔、夹渣等缺陷。     

铝合金熔焊气孔与裂纹交互作用模拟

为研究铝合金熔焊接头中裂纹与气孔交互作用对接头疲劳行为的影响,基于杂交多边形有限单元法（hybrid polygonal element,HPE）,构造了单独含椭圆洞和裂纹的多边形单元格式,建立了同时含裂纹和气孔的激光-电弧复合焊接铝合金接头的平面应力模型,研究了气孔的分布对焊根裂纹尖端场的影响.研究结果表明:在较为稀疏的网格模型下,HPE法数值解误差可控制在0.5%以内;焊缝下部的小气孔使得裂纹尖端标准化Ⅰ型和Ⅱ型应力强度因子分别增大2.15%和324%,增强效应明显,并且气孔与裂纹间距离越近,两者耦合作用愈强.      

泡沫混凝土气孔结构数学表征及其分析

为分析泡沫混凝土孔结构表征参数之间的关系和气孔结构特点,建立了紧密堆积模型和非紧密堆积模型,基于不同的理论模型推导了孔结构主要参数包括孔隙率、气孔内表面积、气孔壁厚度的计算公式,分析各参数之间的关系;通过实测泡沫混凝土的孔结构参数,验证了计算公式的可行性,并将计算公式应用于泡沫混凝土孔结构特征分析. 研究结果表明:当容重等级小于1 000 kg/m3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在12%以内,验证了紧密堆积型结构计算公式的可行性;当容重等级大于或等于1 000 kg/m3时,泡沫混凝土形成的气孔结构为非紧密堆积型结构,气孔壁厚计算结果与统计结果偏差在3%以内,验证了非紧密堆积型结构计算公式的可行性;在相同容重下,气孔壁厚度随气孔直径的增大而增大,随孔隙率的增大而减小;1 m3泡沫混凝土的气孔内表面积可达到3 000 m2以上,气孔壁厚可低至60 μm以下,泡沫混凝土具有多孔薄壁、小体积物料与大体积的气孔空气共存于一体、小体积物料以巨大的面积暴露在气孔的气体之中的结构特征.      

激光参数对高强度不锈钢搭接焊接结构和断裂行为的影响

通过焊接和拉伸试验及微观组织分析,研究了焊接参数对高强度301L-HT板搭接非熔透激光焊接接头结构、断裂行为和力学性能的影响.结果表明：激光焊缝的硬度为HV215,δ铁素体比电阻点焊少,热影响区硬度更接近于母材;焊缝几何结构对激光参数敏感,熔深变化的规律性更明显,特定部位的熔宽与焊接参数耦合有关;板材厚度相同的焊接接头变形刚度接近,焊缝的几何结构决定最后的变形和断裂行为,焊接内板的弯曲变形角度比外板大,两板的弯曲角度差随熔深增加而减小;焊接板弯曲角度和焊接强度随焊缝尺寸同步升高;焊缝硬度低于母材和热影响区导致拉伸变形集中在很窄的区域,焊接接头的断裂位移都小于2mm.     

考虑荷载影响面的钢桥面板顶板-U肋焊缝疲劳损伤分析

为研究荷载影响面对钢桥面板顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响,建立了钢桥面板有限元节段模型,通过施加车轮荷载,研究了顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤特征;对比分析了在车轮荷载不同横向位置e作用下焊缝的纵向应力分布,研究了顶板-U肋连接焊缝的荷载影响面,分析了过焊孔构造对顶板-U肋连接焊缝的疲劳损伤度D的影响;在考虑轮迹横向分布的基础上,计算了车轮荷载作用下焊缝的疲劳损伤度D,并与规范的计算结果进行了对比。研究表明:顶板-U肋连接焊缝的应力横向影响范围e≈750 mm,纵向影响范围约为2个横隔板之间距离;设置过焊孔可降低焊缝局部应力,但将大幅度增大焊缝处的疲劳损伤度。建议选取荷载横向分布影响范围e=750 mm,由此计算的疲劳损伤度D比按规范计算的结果大10%以上,更全面地考虑了轮迹横向分布对顶板-U肋连接焊缝疲劳损伤的影响。     

不锈钢地铁车辆侧墙焊缝缺陷率分析

由于非熔透型激光叠焊工艺的局限性,侧墙焊缝处会产生内外钢板局部未焊透的现象即焊缝缺陷.为研究这种焊缝在不同缺陷率下的拉剪强度及其对车体静强度的影响,结合某不锈钢地铁车辆激光焊车体,通过建立不同焊缝缺陷率的车体有限元模型,分析各个工况下不同焊缝缺陷率的车体侧墙焊缝剪应力的变化,以此确定在静载工况下不锈钢激光焊车体侧墙焊缝缺陷率的限值.     

孔结构参数特性对高性能混凝土抗冻性影响研究

鉴于冻融破坏是影响我国北方地区混凝土耐久性的主要原因,利用Rapid Air 457硬化混凝土气孔结构分析仪(丹麦CXI)对高性能混凝土中孔结构进行可视化表征和定量计算,得到平均孔径大小、气泡间距系数及孔径分布情况,进而表征混凝土抗冻性能。研究表明：除混凝土含气量外,气泡间距系数、d≤100μm孔含量都是表征混凝土抗冻性能的重要指标。     

充气时间和充气压力对土工膜焊缝剥离强度影响

土工膜焊缝剥离强度是整个防渗结构可靠性保障的关键因素之一。为了分析充气时间和充气压力对土工膜焊缝剥离强度质量的影响,选择7种不同厚度的HDPE土工膜在不同充气时间和充气压力条件下进行焊缝剥离强度试验。试验结果表明：在相同土工膜厚度和充气时间（3 min或10 min）条件下充气压力越大,焊缝剥离强度越小,土工膜厚度在0.25~1.00 mm范围内影响较大,在土工膜厚度1.00~2.00 mm范围影响较小;相同土工膜厚度和充气压力（0.1 MPa或0.2 MPa）条件下在土工膜厚度较薄范围0.25~1.00 mm内随着充气时间的增加剥离强度在减小,影响较小,在土工膜厚度较厚范围内1.00~2.00 mm范围内充气时间对剥离强度影响很小,可以忽略不计;相同充气时间和充气压力条件下,土工膜焊缝剥离强度随着土工膜厚度的增加而增大;土工膜焊缝工艺在土工膜厚度小于1.0 mm时,充气压力宜选择0.1 MPa;土工膜厚度大于1.0 mm时,充气压力宜选择0.2 MPa,充气时间可统一选择为10 min。     

闭孔泡沫铝的孔隙结构及压缩变形过程研究

为研究压缩空气法制备的闭孔泡沫铝的孔隙结构对其力学性能的影响和压缩变形过程,测量了不同密度泡沫铝的孔隙结构参数,分析了孔径与密度关系,并通过单向压缩实验,分析了密度对破碎压力和杨氏模量的影响以及裂纹产生与扩展情况.研究结果表明：泡沫铝的孔径与密度的关系为ρ＊=0.108 5＋4.862 7exp（-0.608Φ）.在单向压缩时,随着压缩载荷的增加,孔壁在弹性变形后产生弯曲,裂纹首先在应力集中的缺陷处和孔壁强度低的位置产生向次薄弱的孔壁扩展.应力水平越高,裂纹扩展越快;当孔的壁面上存在强度差异时产生褶皱;裂纹贯穿孔壁后发生失稳断裂并可能发生转动,并导致塑性坍塌;应变继续增加,孔穴破碎进入致密化过程.     

不同氟化物对钛合金焊接工艺性能的影响

研究通过配置不同配方的药芯焊丝,对钛板进行堆焊.针对堆焊过程中出现的不同试验现象进行统计,并从电弧稳定性、飞溅大小、熔渣脱渣性、焊缝表面成形及气孔等方面,分析钛药芯焊丝中氟化物对其工艺性能的影响.试验结果表明,C组通过BaF2取代CaF2后,电弧稳定性较高,飞溅较小,同时熔渣覆盖均匀,保护效果好,能够实现焊缝成形美观,焊接工艺性能最好.而A组由于冰晶石在熔池中分解,形成气泡放出型飞溅,导致焊缝成形很差.残留于渣中的冰晶石降低了熔渣的流动性,焊缝熔渣没有出现中间薄而两边厚的情况.B组由于Na2 SiF6分解温度较低,Na2 SiF6分解产生的NaF增大了熔渣的流动性,导致焊缝中间熔渣薄而边缘较厚.三组焊缝中均未出现气孔.     

相场法模拟悬浮熔融硅液滴内部对流及自由界面变形现象

为了模拟具有高密度比的两相流,提出采用牛顿迭代求解半隐式格式离散Cahn-Hilliard方程的方法,应用相场法模拟水的溃坝流和水下气泡的上升变形过程,发现水碰到右边壁面时,水面上卷,气泡在浮力作用下逐渐上升,从球形逐渐变为帽形,模拟结果与界面跟踪法模拟结果一致,验证了数值算法的正确性.在此基础上,数值模拟了悬浮熔融硅液滴的流动、变形过程,结果表明,具有初始变形的液滴在表面张力的作用下逐渐收缩,液滴内产生对流,然后,液滴逐渐变为长条状,液滴内分布着4个涡胞,沿纵向排列.     

磁测法测试钢结构桥梁的焊接残余应力

磁测法是基于铁磁材料压磁效应的应力测量的一种新方法,对这种方法的原理进行了介绍,并通过在3个观音岩长江大桥足尺比例构件试验研究中,对焊接完成后的焊缝应力和超声波冲击后的焊缝应力采用磁测法进行了测试。测试结果表明,在熔透焊缝中,平行和垂直焊缝方向都存在着相当大的焊接残余应力,很多测点应力已经接近钢材的屈服强度;局部构造设计对于防止焊接应力集中有着重要的意义;超声波冲击对消除焊缝残余应力效果明显,磁测法能方便有效地测试出桥梁钢构件的焊接应力,为人们了解桥梁复杂节点的焊缝应力的分布状况,掌握消除焊缝残余应力工艺处理后的效果情况,提供了切实可行的测试手段,是一种测试灵敏度高、测试系统简单、操作灵活的很具发展前景的焊缝应力测试方法。     

惯性载荷作用下结构应力法焊接结构抗疲劳性能研究

基于结构应力法计算了焊缝的等效结构应力和累积损伤比,对这两种焊接形式在惯性载荷作用下的疲劳特性进行了分析.分析了采用名义应力法和等效结构应力法对有限元网格尺寸的敏感性,验证了采用等效结构应力法对网格尺寸不敏感;分析了焊缝类型、承载方向及焊接板厚度对结构疲劳寿命的影响.结果表明,当载荷方向垂直于焊线且垂直板所在平面时,焊缝的寿命最低,且对接焊缝比角焊缝更易发生破坏;在三个方向惯性载荷共同作用下,角焊缝的疲劳寿命要比对接焊缝疲劳寿命长;在保证焊趾两侧刚度协调的前提下,同时增加两个焊接板件厚度可以提高焊缝的疲劳寿命,只增加或者减少一个板件厚度,都会导致焊缝疲劳寿命降低,尤其是角焊缝.     

闭口肋正交异性钢桥面板应力分析

正交异性钢桥面板在车辆荷载作用下将产生极大的面外弯矩,由于桥面板与纵肋的相对厚度较小,这种面外弯矩将导致较高的弯曲应力进而使构件产生裂纹。用大型有限元分析软件ANSYS对正交异性钢桥面板在板．肋连接处的应力状况进行了数值计算。计算结果表明桥面板应力一般大于纵肋应力,可在横截面加设内横隔板以改善结构受力,同时帽孔尺寸不宜过大,设为25mm较为合适。     

铝合金AL3003的激光焊接工艺研究

采用500瓦光纤激光器对动力电池的铝合金外壳进行了焊接。通过调节激光焊接速度、离焦量等工艺参数进行试验研究。结果表明,在激光功率一定时,焊接速度对焊接的熔深影响最大,而离焦量对焊缝的外观缺陷起到决定性作用。在速度为10mm/s以及离焦量为负0.3mm时得到最佳的焊接效果。     

基于ANSYS 8．0的挤密桩应力分析

结合大型有限元分析软件ANSYS 8．0对挤密桩挤密成孔过程进行三维有限元模拟,在土体参数一定的条件下,通过逐渐增大孔壁挤压力分析桩周土体的应力变化情况：通过非线性迭代计算,得出孔壁挤压力极限值及其对应的塑性挤密半径．从而分析桩周土体挤密效应随应力增加变化的规律。分析结果能更准确地反映挤密桩挤密成孔过程桩周土体的受力状态．为进一步研究挤密桩综合作用效应提供了一定的参考依据。     

基于儿童头部保护的发动机罩材料轻量化

以降低儿童头部伤害值和轻量化为目的,根据等刚度替换理论研究钢、铝合金、碳纤维复合材料发动机罩材料替换的可行性。依据2018版C-NCAP,采用显式求解技术,仿真计算不同碰撞点位头部伤害值、加速度波形。结果表明：采用铝合金发动机罩,头部伤害值增大;采用碳纤维复合材料发动机罩,头部加速度峰值持续时间短、到达时间早、横向变形范围大,更广泛的材料参与碰撞能量吸收,较好地降低头部伤害值,同时质量减轻34.8%。     

铝冷轧加工表面的微裂纹分析

微乳液润滑的铝冷轧过程中常会在铝合金表面出现与轧制方向垂直的规则微裂纹．规则裂纹的产生是由于新生金属表层氧化膜与体相金属具有不同的拉伸性能．考虑氧化膜拉伸强度极限与其厚度、体相材料的屈服极限及边界润滑的摩擦系数等因素,建立了理论模型,预测微裂纹分布间隔．通过对两种不同轧机冷轧加工后的铝合金表面分析,验证了分析模型的正确性,研究结果将对铝冷轧特性的分析起到促进作用．     

消失模液锻中气隙压力和气流速度的计算分析

通过计算分析了消失模液锻制备颗粒增强金属基复合材料中，附带的增强颗粒泡沫载体与金属液作用后产生的气隙压力和气流速度，然后在消失模液锻TiC／ZG270-500实验中测量气隙压力和气流速度值，并探讨液锻工艺参数对气隙压力和气流速度的影响规律．实验结果表明：气隙压力和气流速度随充型速度、浇注温度、内浇口与排气孔横截面积比呈递增趋势，但均不随成形压力变化．此外，气流速度还随排气孔与型腔横截面积比增大而增大，气流速度随工艺参数变化趋势较平缓．     

厚边U肋正交异性钢桥面的疲劳性能

新型厚边U肋正交异性钢桥面的应用有望提高顶板与U肋连接焊缝的抗疲劳寿命. 为研究其实际疲劳性能和具体提升机理,对该类钢桥面中顶板与U肋连接焊缝开展了疲劳试验和数值分析. 通过足尺模型疲劳试验,采用名义应力法和热点应力法对常规等厚U肋钢桥面和新型厚边U肋钢桥面进行了对比;在疲劳试验的基础上,建立了精细化有限元模型并通过试验数据验证了其有效性;通过该模型对厚边U肋钢桥面顶板与U肋焊缝的疲劳性能提升机理进行了分析. 结果表明:厚边U肋的使用有效地提高了顶板与U肋连接焊缝的疲劳强度;在焊接负公差存在的情况下,厚边U肋试件对未熔透厚度的变化相对不敏感,从而保障了顶板与U肋连接焊缝疲劳性能的稳定性. 厚边U肋正交异性钢桥面在北京三元桥新桥和成都凤凰山高架桥等工程项目中的应用验证了其抗疲劳的有效性.