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基于深度敏感压痕研究高温时效对HR3C/T92异种钢焊接接头局部力学性能的影响

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化工机械 2023年第2期50卷 148-157页

作者：孔文博周正强郑宏晔叶笃毅浙江大学能源工程学院国网浙江省电力有限公司电力科学研究院

应用深度敏感压痕技术(DSI)研究了高温时效对HR3C/T92焊接接头局部力学性能的影响。通过引入压痕特征参量来表征焊接接头各区域的强度、塑性与韧性,采用Oliver和Pharr方法计算弹性模量,并结合微观组织结构演化对时效后HR3C/T92焊接接头... 详细信息

应用深度敏感压痕技术(DSI)研究了高温时效对HR3C/T92焊接接头局部力学性能的影响。通过引入压痕特征参量来表征焊接接头各区域的强度、塑性与韧性,采用Oliver和Pharr方法计算弹性模量,并结合微观组织结构演化对时效后HR3C/T92焊接接头局部力学性能的变化进行了分析。结果表明:高温时效后,HR3C侧与焊缝的强度增强,塑性与韧性下降,但在T92一侧,力学性能的变化与之相反;高温时效后,HR3C侧与焊缝中析出大量的第二相粒子;在T92一侧,马氏体板条出现回复,位错出现湮灭。

关键词： HR3C/T92异种钢深度敏感压痕高温时效焊接接头局部力学性能

2219铝合金板材搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能研究

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塑性工程学报 2019年第2期26卷 50-54页

作者：徐永超周斌军聂辉哈尔滨工业大学金属精密热加工国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学流体高压成形技术研究所黑龙江哈尔滨150001 一汽-大众汽车有限公司天津分公司天津300000

2219铝合金拼焊板焊接接头局部微区力学性能差异大,严重影响拼焊板的整体成形性能,为了构建拼焊板的整体成形损伤模型,预测成形破裂缺陷,有必要对搅拌摩擦焊拼焊板焊接接头的局部力学性能进行研究。针对焊接接头不同微区尺寸小,直接测... 详细信息

2219铝合金拼焊板焊接接头局部微区力学性能差异大,严重影响拼焊板的整体成形性能,为了构建拼焊板的整体成形损伤模型,预测成形破裂缺陷,有必要对搅拌摩擦焊拼焊板焊接接头的局部力学性能进行研究。针对焊接接头不同微区尺寸小,直接测量难度大的问题,提出显微组织分析与DIC测试相结合测试搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能的方法。首先通过微观组织分析与显微硬度测试相结合的方法确定了2219铝合金焊接接头各微区的形状和尺寸;其次通过DIC分析获得了2219铝合金焊接接头各微区在单向拉伸过程中应变变化情况;最后利用幂指数模型进行拟合,建立了拼焊板焊接接头各微区的局部力学性能模型。

关键词： 2219铝合金拼焊板搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能

核电安全端结构几何和异种金属头局部力学性能对LBB行为的影响

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核电安全端结构几何和异种金属头局部力学性能对LBB行为的影响

作者：杜丽岩华东理工大学

学位级别：硕士

核电一回路承压容器接管安全端异种金属焊接接头是一种特殊的焊接结构,属于核安全重点关注部位。由于其接头材料性能不均匀、几何结构复杂、同时承受包括弯矩、内压和地震等复杂载荷,容易发生失效。由于核电安全端及主管道材料的韧性很... 详细信息

核电一回路承压容器接管安全端异种金属焊接接头是一种特殊的焊接结构,属于核安全重点关注部位。由于其接头材料性能不均匀、几何结构复杂、同时承受包括弯矩、内压和地震等复杂载荷,容易发生失效。由于核电安全端及主管道材料的韧性很高,且工作在较高温度下,因此其失效形式往往是先出现泄漏而后断裂(Leak Before Break,简称LBB)。目前国内外关于管嘴几何结构和局部材料性能失配对LBB关键参数及分析结果的影响还缺乏系统的理解和研究。本文以第三代核电AP1000核压力容器接管安全端异种金属焊接接头为研究对象,建立三维有限元模型,分析安全端几何、接头局部力学和断裂性能、外加载荷及裂纹尺寸等对LBB分析评定的影响。研究得到的主要结果如下：(1)对于安全端接头区最薄弱的A508/Alloy52M界面裂纹,构建了LBB曲线和LBB评价图。接管安全端结构几何简化为等直径等厚度的直管,导致裂纹尖端断裂驱动力参数J积分增大,临界裂纹长度减小,使LBB评价结果的保守性增大。(2)由于热影响区相对于整个接管安全端结构的尺寸很小,因此热影响区局部力学性能失配对J动力曲线影响较小。在相同载荷下,考虑热影响区局部拉伸力学性能后的LBB评定结果相对于简化材料的评定结果要保守一些。(3)由于热影响区和材料界面区的局部断裂阻力远低于母材,因而按标准建议采用母材的断裂阻力曲线评价热影响区和材料界面区裂纹的LBB行为将得到非保守的评定结果,且随着载荷增大,非保守程度增大。因此,对于接头热影响区和材料界面区的裂纹进行LBB分析,应采用实际的J-R阻力曲线。(4)对于同一外加弯矩载荷,随周向穿透裂纹长度的增加,裂纹张开形状依次由菱形、对称椭圆形、非对称椭圆形向半椭圆形变化。穿透裂纹张开位移随载荷的增大主要由远离管嘴侧强度较低材料的轴向位移的增大所引起。

关键词： LBB分析核电安全端异种金属接头局部力学性能断裂阻力有限元裂纹

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焊接接头局部力学性能现场测量装置的研制

焊接接头局部力学性能现场测量装置的研制

作者：郝建明兰州理工大学

学位级别：硕士

焊接接头不同程度的存在着力学性能不均匀性。常规的单轴拉伸试验只能得到焊接接头的整体强度及其变形性能,无法评定接头不同区域的局部力学性能,而这些局部力学性能的信息对改善焊接工艺,提高接头的性能是必要的。测定材料局部力学性... 详细信息

焊接接头不同程度的存在着力学性能不均匀性。常规的单轴拉伸试验只能得到焊接接头的整体强度及其变形性能,无法评定接头不同区域的局部力学性能,而这些局部力学性能的信息对改善焊接工艺,提高接头的性能是必要的。测定材料局部力学性能的方法,主要有压缩法,微拉伸法,但是大部分实验装置都不能实现现场测量。基于双孔微剪切试验方法,研制一种可以现场测量焊接接头局部力学性能的测试装置。装置由驱动加载单元、装置固定单元、位移-载荷检测单元组成;驱动加载单元主要由直流电动机、丝杆、带滚轮的滑块和装有压头的摆动杆组成;装置固定单元由固定小爪和U型槽组成;载荷-位移检测单元由位移传感器和载荷传感器组成。此装置的优点是可对正在服役的焊接接头的局部力学性能实现现场测量,而对材料的使用性能无任何影响,可近似为无损检测。利用此装置无需制备试样,在材料的被测区域两侧打两个直径为6mm的双孔,利用双孔将装置固定,压头从小桥的一侧对小桥加载直至破坏,LabVIEW计算机软件控制系统记录试验所得到的载荷-位移数据,通过LabVIEW软件转换得出对应的剪切应力-应变曲线,进而得出焊接接头不同区域的屈服强度和抗拉强度,评定了焊接接头的局部力学性能。为了得出双孔微剪切试验的屈服剪应力与拉伸试验的屈服强度,双孔微剪切试验的最大剪应力与拉伸试验的抗拉强度之间的相关性,对6063铝合金挤压型材、紫铜和x70管线钢轧制板,分别进行双孔微剪切试验和单轴拉伸试验,得出屈服剪应力与屈服强度,最大剪应力与抗拉强度的相关性。利用此相关性得出6063铝的真应力-真应变曲线。在6063铝合金和x70管线钢焊接接头上进行双孔微剪切试验和HV硬度试验,利用双孔微剪切试验与拉伸试验之间的相关性对焊接接头局部区域的强度进行转换,得出焊接接头上的强度的分布,对比焊接接头的强度和硬度分布,其强度和硬度分布相似。

关键词：现场测量装置双孔微剪切焊接接头局部力学性能

基于数字图像相关方法的焊接接头局部力学性能研究进展

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中国特种设备安全 2016年第12期32卷 1-6页

作者：宋明徐彤寿比南孙超孙永辉中国特种设备检测研究院北京100029

锅炉、压力容器、管道等承压设备的制造均涉及到大量的焊接工艺。随着诸如应变强化等新型制造工艺以及设备向超高温服役环境的发展趋势变化,许多焊接结构设计及评价也逐渐从强度控制方法转向变形控制方法。因此,针对焊接接头局部力学性... 详细信息

锅炉、压力容器、管道等承压设备的制造均涉及到大量的焊接工艺。随着诸如应变强化等新型制造工艺以及设备向超高温服役环境的发展趋势变化,许多焊接结构设计及评价也逐渐从强度控制方法转向变形控制方法。因此,针对焊接接头局部力学性能,尤其是焊缝及热影响区不同区域力学性能的表征方法的研究显得日趋重要。本论文总结了现有的及近年来发展出来的热模拟、压痕、微试样和非接触测量等局部力学性能分析方法,并重点介绍了基于数字图像的非接触全场应变测量方法在局部力学性能测量上的应用研究现状,以及未来的发展方向。

关键词：焊接接头局部力学性能数字图像相关非接触测量

基于原位拉伸的CrMoV钢焊接接头局部力学性能研究

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压力容器 2014年第11期31卷 1-11,20页

作者：刘新平轩福贞华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237

采用微拉伸试验研究了CrMoV钢焊接接头焊缝金属的局部力学性能,并对焊缝金属进行了微观组织观察和显微硬度测试。结果表明,焊缝金属呈现不均匀的微观组织分布;焊缝金属环向试样的拉伸强度要大于径向和轴向试样的拉伸强度,而焊缝中心所... 详细信息

采用微拉伸试验研究了CrMoV钢焊接接头焊缝金属的局部力学性能,并对焊缝金属进行了微观组织观察和显微硬度测试。结果表明,焊缝金属呈现不均匀的微观组织分布;焊缝金属环向试样的拉伸强度要大于径向和轴向试样的拉伸强度,而焊缝中心所取试样的拉伸强度要小于焊道上所取试样的拉伸强度。结合金相分析得到,焊接接头焊缝金属最薄弱的部位在焊缝中心等轴晶区。

关键词：局部力学性能微观组织显微硬度焊缝晶粒

应变梯度塑性材料的跨尺度压痕标度律:压尖附近异构夹杂的影响

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Acta Mechanica Sinica 2022年第1期38卷 50-58页

作者：於之杰魏悦广 Department of Mechanics and Engineering Science College of EngineeringB/C-ESATPeking UniversityBeijing 100871China

压痕实验是一种材料局部力学性能的测试方法.因此,材料的尺度效应以及局部非均匀性在其中显得尤为重要.分别考虑局部非均匀性或尺度效应的情况已经得到了研究,而本文将使用应变梯度塑性理论进一步研究跨尺度的局部异构(压头尖端附近的... 详细信息

压痕实验是一种材料局部力学性能的测试方法.因此,材料的尺度效应以及局部非均匀性在其中显得尤为重要.分别考虑局部非均匀性或尺度效应的情况已经得到了研究,而本文将使用应变梯度塑性理论进一步研究跨尺度的局部异构(压头尖端附近的颗粒夹杂)对压痕响应的影响.研究发现,相较于基于传统塑性理论的尺度无关结果,考虑尺度效应时压头尖端附近的硬质夹杂能更加显著地提高压痕硬度,而这一-硬化效应主要是应变梯度塑性材料的压痕载荷的升高和压头下方局部大变形受尺度效应约束所导致的.这种夹杂所致的硬度提升是其结构的非均匀性而非夹杂自身的性质所主导的,夹杂自身性质变化对压痕响应影响明显的区间相对较窄.当夹杂深度大于其自身直径时,其对整体的压痕响应的影响逐渐变得可以忽略,此外,压头与夹杂水平位置偏移的影响也在本文中得到了讨论.本文主要研究了微纳米尺度下颗粒异构夹杂对压痕响应的影响,从而进一步加深了对跨尺度压痕标度律的认识.

关键词：局部力学性能应变梯度塑性理论压痕传统塑性理论尺度效应标度律非均匀性微纳米尺度

国产核电安全端异种金属焊接件的微观结构及局部性能研究

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金属学报 2017年第1期53卷 57-69页

作者：明洪亮张志明王俭秋韩恩厚苏明星中国科学院金属研究所核用材料与安全评价重点实验室辽宁省核电材料安全与评价技术重点实验室沈阳110016 中国科学院大学北京100049 上海核电装备焊接及检测工程技术研究中心上海201306

利用OM、SEM、显微硬度仪、微小试样拉伸实验及慢应变速率拉伸实验对国产带热丝隔离层核电安全端焊接件不同部位的微观结构及局部的力学性能和应力腐蚀敏感性进行了研究。发现,在SA508/52Mb界面处的52Mb中具有大量的对应力腐蚀敏感的I... 详细信息

利用OM、SEM、显微硬度仪、微小试样拉伸实验及慢应变速率拉伸实验对国产带热丝隔离层核电安全端焊接件不同部位的微观结构及局部的力学性能和应力腐蚀敏感性进行了研究。发现,在SA508/52Mb界面处的52Mb中具有大量的对应力腐蚀敏感的I型晶界及II型晶界,导致此界面具有最高的应力腐蚀敏感性;SA508热影响区存在明显的组织过渡;316LN热影响区中随着距熔合线距离的增加,重位点阵(CSL)晶界的数量分数逐渐增大,Σ3晶界与理想的Σ3晶界的偏差角减小,残余应变逐渐减小,残余应变的最高值出现在对接焊底焊位置处的316LN热影响区中,导致316LN的热影响区也具有较高的应力腐蚀敏感性。焊接件不同部位的力学性能存在较大的差异。对于硬度分布而言,显微硬度变化最剧烈的位置在SA508/52Mb界面附近,且此界面附近的52Mb具有最高的硬度,此界面附近的SA508脱C区具有最低的硬度。强度的变化趋势与硬度的变化趋势类似。一般强度高的地方断裂应变低。焊接件不同位置的性能差异主要取决于不同部位的微观结构(包含组织、成分等)差异。

关键词：异种金属焊接微观结构局部力学性能应力腐蚀敏感性残余应变

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U型缺口试件微压剪试验及其有限元模拟

机械工程学报 2021年第2期57卷 80-86页

作者：王堃赵锡龙郑韶先李渊博兰州交通大学土木工程学院兰州730070 兰州交通大学材料科学与工程学院兰州730070

在金属试件背部开U型缺口,利用微压剪试验装置对TC4钛合金薄板进行微区力学性能测试。采用ABAQUS软件建立背部开缺口微压剪试件有限元模型,结合有限元逆向反推技术获得TC4钛合金高三向应力状态下的局部力学性能参数,并分析等效应力和孔... 详细信息

在金属试件背部开U型缺口,利用微压剪试验装置对TC4钛合金薄板进行微区力学性能测试。采用ABAQUS软件建立背部开缺口微压剪试件有限元模型,结合有限元逆向反推技术获得TC4钛合金高三向应力状态下的局部力学性能参数,并分析等效应力和孔洞体积分数的变化规律。结果表明,随着压头的不断下压,试件缺口尖端等效应力不断增加,达到峰值应力1 150 MPa,缺口尖端孔洞体积分数逐渐增加到临界孔洞体积分数后迅速增大并导致试件失效破坏。试件上表面处,其孔洞体积分数较低;随着压头的进一步下压,缺口根部区域等效应力逐渐减小,而试件缺口根部区域和压头边缘区域都表现出较高的孔洞体积分数。当达到峰值载荷时,缺口根部区域路径方向上的应力三轴度从2.28降到-0.64,孔洞体积分数在缺口根部区域表现为最大值,而在路径末端相对较低,其分布趋势与应力三轴度相似。

关键词： TC4钛合金微压剪试验局部力学性能 U型缺口有限元模拟