6082-T6铝合金焊接接头软化模型的研究

6082-T6铝合金在焊接热循环的作用下不可避免地出现焊接接头软化.文中基于Al-Mg-Si系铝合金焊接热过程的析出相演变规律,建立了铝合金焊接接头软化模型.同时采用热模拟试验机模拟焊接接头微区热循环过程,测量微区的动态屈服强度,验证软化模型的准确性.研究结果表明,6082-T6铝合金随着热循环峰值温度的增加,材料的屈服强度降低,软化模型预测结果与试验结果非常吻合,平均误差率为8.5%.     

变形率对CuAlBe合金与不锈钢扩散焊接头强度的影响

针对CuAlBe合金与不锈钢扩散连接,研究了扩散焊工艺参数对接头变形率的影响以及接头的变形率与接头强度的关系.研究结果表明:随温度、压力和时间增加,CuAlBe合金变形率迅速增加,而1Cr18Ni9Ti变形率较小;随变形率增加,界面紧密接触,接头强度增加;当变形率较小时界面有未焊合存在.液相扩散焊时,随变形率增加,接头强度增加.     

保温时间对Mo-50 Re/Ni-Cr-Si-B真空钎焊接头微观组织的影响

在Mo-Re合金成功连接基础上,进一步研究钎焊保温时间对Mo-Re/Ni-Cr-Si-B接头微观组织的影响.通过研究不同保温时间的接头显微组织、物相及元素分布变化,揭示钎焊保温时间对Mo-Re/Ni-Cr-Si-B接头界面形成机理的影响规律.结果表明:钎焊保温时间20 min,获得的钎焊接头组织主要由柱状晶σ(Mo_2Re_3)相、Ni(Mo,Re)固溶体、Γ_1相,以及少量NiSi_2、CrB、MoNi化合物等相组成.随着保温时间的增加,钎缝中Ni(Mo,Re)固溶体有向钎缝中心扩展的趋势,而Γ_1相及NiSi_2、CrB和MoNi等相减少.保温时间为45 min时,钎缝由单一的Ni(Mo,Re)固溶体组成,且随着保温时间的增加,元素分布也趋于均匀.     

变形率对CuAlBe合金与不锈钢扩散焊接头强度的影响

针对ＣｕＡｌＢｅ合金与不锈钢扩散连接,研究了扩散焊工艺参数对接头变形率的影响以及接头的变形率与接头强度的强度。研究结果表明,随温度,压力和时间增加,ＣｕＡｌＢｅ合金变形率迅速增加,而１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ变形率较小;随变形率增加,界面紧密接触,接头强度增加,当变形率较小时界面有未焊合存在。液相扩散焊时,随变形率增加,接头强度增加。     

金属基复合材料热机械疲劳寿命影响参数研究

基于细观损伤机理,通过对金属基复合材料在热/机械循环载荷下疲劳破坏的数值模拟,研究了六种参数对疲劳寿命的影响.结果表明:(1)疲劳寿命随着试样尺寸的增大而缩短,但达到临界尺寸,即纤维规模超过25根或者长度超过30倍纤维直径后,疲劳寿命将不受尺寸变化的影响;(2)纤维体积含量影响了材料抗疲劳破坏的能力,疲劳寿命随着纤维体积百分含量的提高而延长;(3)疲劳寿命依赖于纤维强度Weibull分布中形状参数的变化,疲劳寿命随着形状参数的增大而延长;(4)疲劳寿命随着疲劳延性系数的增大而延长,但随着疲劳延性指数绝对值的增大而缩短.     

Ti(C,N)-Al_2O_3与40Cr焊接界面组织与接头强度研究

采用Cu73Ti27/Cu/Ag72Cu28非对称中间层,通过辅助脉冲电流液相扩散焊和常规钎焊,对Ti(C,N)-Al_2O_3陶瓷基复合材料和40 Cr钢进行了焊接试验,利用扫描电镜研究了焊接界面的微观组织及元素扩散行为.结果表明:辅助脉冲电流液相扩散焊可以减少焊缝中Cu-Ti金属间化合物的生成量,从而提高焊接接头的强度;液相区宽度随着焊接温度的提高而增加.而常规钎焊因为焊接温度较高,保温时间较长,易生成大量的Cu-Ti金属间化合物,降低了接头强度.     

风暴条件下自升式平台桩腿强度对节距敏感性分析研究

文章以自升式平台桁架式桩腿优化设计技术研究为目标,完成风暴条件下桩腿强度对节距敏感性分析。通过风洞试验技术获取风载荷数据;基于STOKES五阶波理论和MORISON方程,采用DNV开发的SESAM软件WAJAC模块分析获取波流载荷数据;通过特征值分析得到平台自振周期和一阶偏移值,进而获取计及DAF效应的惯性载荷和P-△效应的二次惯性矩。基于上述载荷计算结果,重点对不同节距的桩腿结构进行强度校核,给出目标平台桩腿节距优选值,形成桩腿强度对节距敏感性分析技术,为平台核心部件的自主设计提供技术参考。     

浅水单点系泊FPSO软刚臂参数敏感性分析

软刚臂单点系泊FPSO是浅水油田广泛采用的油气开采设备。为研究单点系泊系统的受力性能,针对一艘作业于浅水油田的16万吨级软刚臂单点系泊FPSO,在线性三维势流理论的基础上,基于多体动力学方法建立FPSO-系泊腿-软刚臂的耦合模型,在时域内计算软刚臂单点系泊系统（SYMS）的动力响应特性;并进行软刚臂单点系泊系统参数敏感性分析,研究软刚臂系泊系统的系泊点高度、系泊刚架高度、软刚臂长度、系泊腿长度、压载舱重量等设计参数的变化对系统动力响应性能的影响。结果表明：单点载荷和系泊腿轴向载荷随着系泊点高度、系泊刚架高度和压载重量的增加先减小后增大,而随着软刚臂长度、系泊腿长度的增加则是先增大后减小;且单点载荷对软刚臂长度和压载重量这2个参数的变化最为敏感,而系泊腿轴向载荷则对系泊刚架高度、软刚臂长度这2个参数的变化最为敏感。     

凸台对多载荷AUV载荷段阻力的影响

为了研究凸台对多载荷AUV载荷段的阻力影响,基于SST k-ω湍流模型,分别对原始模型和带凸台结构模型进行了流场的数值计算.通过分析凸台截面形状及尺寸对流场的影响,研究了凸台减阻机理.结果表明,尾部凸台的出现能够避免过早的发生流体分离,降低模型尾部形成的尾涡强度和尺度,从而减小模型的压差阻力,达到减阻效果.并且,圆柱形凸台的减阻效果并不是随着尾部凸台的直径和长度增加而单调增加,而是有一个较合适的直径及长度进行匹配,从而达到最佳的减阻效果;半球形凸台对模型减阻效果很好,但在一定范围内减阻效果不随直径的增加而增强;组合型凸台的减阻效果比单纯圆柱形凸台和半球形凸台都要好,减阻量可以达到50％以上.     

弯曲载荷下船体十字形焊接接头的应力场分析

针对船体焊接接头处因结构不连续造成局部应力集中,拐角处形成应力奇异效应,结构易发生破坏的问题,以船体十字形接头为研究对象,引入奇异强度系数as的概念,将拐角应力简化成I型应力(张开型)和II型应力(滑移型)之和,提出评估十字形接头拐角处应力场的简便算法,并将预估结果同传统的NSIF公式以及有限元结果进行对比,结果表明,所提出的十字型接头拐角应力场预估公式更简便有效。     

含裂纹损伤部分加筋板应力强度因子分析

基于复应力函数的解法,对含裂纹部分加筋板在拉伸载荷作用下的应力强度因子进行了分析计算.考虑了部分筋条的长度、位置以及筋条与板的相对刚度对加筋板裂纹尖端应力强度因子的影响,并基于这些结果对结构的止裂性能进行了分析.计算结果表明对于给定的裂纹长度,随着筋条长度的增加,筋条对裂纹板的加强作用普遍提高,当筋条的长度增加到一定程度时,继续增加筋条长度对应力强度因子影响不大;提高筋条对板的相对刚度,能有效降低结构应力强度因子,提高结构的止裂能力.     

采用中间层的高强钢表面CMT 堆焊耐腐蚀铜合金研究

高强钢因长期处在海水强腐蚀环境中,需要在其表面堆焊一层铝青铜耐腐蚀合金层.液态铜合金极易浸润奥氏体晶界,而高强钢基体在焊接过程中不可避免地出现奥氏体相,直接堆焊铜合金极易在基体熔合区生成渗透裂纹.选用堆焊热输入较低、对基体影响较小的CMT焊接方法,通过ER409L铁素体钢焊丝堆焊形成中间层后,再在中间层表面堆焊铜合金以形成复合接头,并研究复合接头的微裂纹情况和耐蚀性能.试验结果表明:与在高强钢表面直接堆焊铜合金的CMT堆焊接头相比,添加了ER409L焊丝钢中间层的CMT堆焊复合接头铜/钢界面裂纹情况明显改善,钢侧渗透裂纹长度由原来的100μm缩短至3μm左右,且耐蚀性也有一定程度提高.     

低强匹配焊接接头匹配特性研究

焊接接头的屈服强度匹配方式对接头的设计、制造工艺、裂纹敏感性以及破坏行为有重要影响,焊缝金属、母材、焊接接头强度以及焊接接头强度匹配系数的分布是焊接结构强度、寿命和可靠性计算的基础.文章介绍了对12Ni3CrMoV钢焊接接头屈服强度匹配系数的分布进行的研究,并给出了分析结果.作者认为控制母材和焊缝金属的屈服强度分布的标准差,是降低失配概率的主要途径.     

海洋平台高强钢Q690E焊接接头CTOD的研究

海洋平台服役于海浪、风载荷、寒流等恶劣环境下,桩腿作为自升式平台稳定作业的关键,极易发生低应力脆性断裂.因此,桩腿不但要求具备足够高的强度,同时要求具备良好的低温韧性.CTOD可有效地评价钢材及焊接接头的断裂韧性和抗断能力.本文研究了海上钻井平台桩腿高强钢Q690E的CTOD,分析国产高强钢Q690E和进口Q690E母材及热影响区CTOD的差别.     

深水导管架桩腿制造误差与抗屈曲特性研究

文章通过典型算例详细阐述了具有制造误差的深水导管架桩腿屈曲分析方法,将线性扰动加载的特征值届曲预测算法和描述几何非线性屈曲过程的改进的Riks算法应用于导管架桩腿的详细设计校核,对比研究了模态扰动模拟制造误差和直接模拟制造误差模型的分析结果,并对典型桩腿结构在静水外压下的弹塑性屈曲响应特性进行了研究.分析结果表明,随着制造误差的增加,导管架桩腿抗静外压的临界屈曲载荷在下降,而且制造误差大的桩腿的极限承载能力较低.     

苯乙烯与3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷位置选择凝胶材料的制备与热性能研究

为了改善聚苯乙烯(PS)的耐热性能,开发兼具有机-无机特性的新型凝胶材料,采用位置选择分子设计与溶胶-凝胶技术,选择含有可水解形成SiO2的官能团的单体3-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MSPMA)与苯乙烯(STY)共聚,利用硅烷的水解、缩聚以共价键的方式在大分子主链上引入纳米SiO2基团.通过改变单体配比合成了一系列SiO2导入位置和导入含量不同的凝胶材料.研究了共聚体的合成、水解过程和纳米SiO2基团在侧链上的分布情况以及对热性能的影响.结果表明:所得凝胶材料具有极好的光学透明性,两种单体在共聚物中几乎可以是交替进行或是按一定的比例进行聚合,形成交替“嵌段”共聚物,水解的SiO2在微纳米级且分散均匀,凝胶材料的热性能随着SiO2含量的增加而提高.     

多钉剪力连接件非线性有限元分析

运用ABAQUS软件对多钉剪力连接件推出试验进行非线性有限元分析,并把计算结果与推出试验的结果进行对比研究,分析过程中考虑了结构的几何非线性和材料非线性,并引入了混凝土损伤的影响.研究结果表明,非线性有限元计算的结果与推出试验结果吻合较好,有限元方法能够较好地模拟焊钉推出试验,可以作为一种便捷的研究手段.焊钉间距对焊钉抗剪承载力影响较小,焊钉的根部受力和变形最大,从焊钉根部向焊钉端部方向,应力和变形逐渐减小.推出试验破坏形式为焊钉根部被剪断,并且焊钉根部下方混凝土被压碎.破坏时上排焊钉变形较大,首先被剪断,然后发生剪力重分配,导致下排焊钉被迅速剪断,下排焊钉变形比上排焊钉变形小.     

固定热源长度对T型接头焊接变形及残余应力精确预测的影响

用固定热源预测焊接结构的变形与残余应力,相比移动热源可有效地提升计算效率,但热源长度对计算精度的影响少有讨论。对此,以Q235钢T型焊接接头为研究对象,分别采用X射线法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和焊接变形。基于热-弹-塑性有限元分析,采用不同分段长度的固定热源模拟电弧焊过程,获得接头的温度场、应力场和焊接变形,并通过和移动热源模拟结果及试验数据进行比较,验证了固定热源的可行性。最后,讨论了固定热源长度对焊接变形与残余应力计算精度的影响。结果表明,采用移动热源与固定热源模拟焊接热输入均可精准预测中厚板接头的焊接变形,而采用固定热源需合理划定分段长度。当固定热源长度更接近移动热源的瞬态熔池长度时,所预测的变形数值更准确。固定热源长度的缩短,引起描述热源作用所需时间的延长和接头“几何端部效应”加剧,焊缝处纵向残余应力的预测精度降低,对横向残余应力的影响较小。     

锥柱耐压壳典型焊接接头残余应力研究

高强度钢材料对焊接残余应力非常敏感,显著影响了高强度钢锥柱耐压壳结构的安全可靠性及使用寿命,有必要针对这类壳体典型焊接接头的残余应力进行分析研究。本文首先基于有限元软件ANSYS的参数化语言APDL开发相应的焊接模拟程序,对高强度钢锥柱耐压壳典型焊接接头模型的焊接过程进行数值模拟,得到其焊接残余应力的应力水平及分布规律;然后采用X射线无损检测方法测量焊缝区域的残余应力。结果显示：焊缝附近区域存在较大焊接残余应力,其值随着与焊缝中心线距离的增加而迅速降低,数值模拟结果与试验结果基本吻合。     

CCUS技术在船上的应用前景

二氧化碳捕捉、利用与封存(CCUS)是指将二氧化碳从排放源中分离后直接加以利用或封存,以实现二氧化碳减排的工业过程.CCUS在二氧化碳捕捉与封存(CCS)的基础上增加了" 利用(Utilization)",这一理念是随着CCS技术的发展以及对CCS技术的认识深化而逐步形成的.