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t型焊接接头疲劳裂纹应力强度因子的3D边界元计算

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重庆建筑大学学报 2000年第6期22卷 29-33页

作者：李强王波清华大学工程力学系北京100084

应用边界元 (BEM)子域法 ,编写程序 ,计算 3D混合模式表面裂纹的应力强度因子。按照 t型焊接接头的实验模型建立边界元计算模型。计算结果表明。

关键词：疲劳裂纹应力强度因子 BEM 焊接 t型焊接接头 3D边界元

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t型焊接接头弯曲疲劳寿命预测方法

塑性工程学报 2021年第1期28卷 172-178页

作者：刘德政李炎罗静王友湖北文理学院纯电动汽车动力系统设计与测试湖北省重点实验室湖北襄阳441053

采用数值模拟方法对弯曲载荷下t型焊接接头疲劳裂纹由萌生至断裂过程进行研究,将焊接构件疲劳总寿命分为裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命,提出一种基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测方法。首先针对t型接头进行有限元建模,基于应变-寿命... 详细信息

采用数值模拟方法对弯曲载荷下t型焊接接头疲劳裂纹由萌生至断裂过程进行研究,将焊接构件疲劳总寿命分为裂纹萌生寿命和裂纹扩展寿命,提出一种基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测方法。首先针对t型接头进行有限元建模,基于应变-寿命曲线与Neuber公式计算t型接头局部应变集中区域的裂纹萌生寿命,并将这一阶段结束时的初始裂纹设为半椭圆形表面裂纹;然后在t型接头中创建与实际裂纹相符的半椭圆形状裂纹,结合Dugdale模型和Westergaard应力函数,根据有限元分析结果迭代计算半椭圆裂纹尖端的真实应力强度因子,建立裂纹尖端应力强度因子随裂纹深度及附加应力变化的拟合公式;最后结合Pairs理论计算焊接构件裂纹扩展寿命,并与t型接头弯曲试验结果进行对比验证。结果表明:基于缺口效应和断裂力学的疲劳寿命预测值在试验结果的两倍误差带内,与试验结果具有较好的一致性;相同条件下,t型接头焊趾应力强度因子相比平面应变状态增加了25%;t型接头弯曲疲劳强度比拉伸疲劳强度高12%。

关键词：弯曲疲劳寿命 t型焊接接头断裂力学应力强度因子

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t型焊接接头的抗疲劳裂纹扩展设计研究

机械设计与制造 2020年第1期 89-91,95页

作者：陆地崔璐崔俊航西安建筑科技大学机电工程学院陕西西安710055 西北工业大学机电学院陕西西安710072

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹t型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端... 详细信息

针对焊接机械结构中出现的焊接接头疲劳断裂现象,从裂纹扩展的角度分析结构参数对结构疲劳强度的影响情况,为进行焊接结构的抗疲劳设计提供依据。建立了含表面裂纹t型焊接接头的有限元模型,采用扩展有限元法计算外载荷作用下的裂纹尖端应力强度因子,探寻t型焊接接头的结构参数发生变化时,对相同载荷条件下表面裂纹应力强度因子的影响规律。采用研究结果指导t型焊接接头的设计,提高焊接机械结构的疲劳强度和可靠性,降低断裂事故的发生。

关键词：抗疲劳设计 t型焊接接头裂纹扩展应力强度因子

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基于面结构光的t型焊接接头成形角度测量

北京化工大学学报（自然科学版） 2021年第6期48卷 73-78页

作者：王海波秦亮马宁张亚军北京化工大学机电工程学院北京100029 甘肃银光化学工业集团有限公司白银730900 中国航空制造技术研究院北京100024

针对钛合金带筋壁板t型焊接接头成形角度的测量需求,基于面结构光三维扫描仪设计了三维点云测量系统,以获取t型焊接接头区域三维点云。首先,对三维点云进行预处理,利用统计滤波去除离群点,通过直通滤波剪除场景点云和冗余点云,再用体素... 详细信息

针对钛合金带筋壁板t型焊接接头成形角度的测量需求,基于面结构光三维扫描仪设计了三维点云测量系统,以获取t型焊接接头区域三维点云。首先,对三维点云进行预处理,利用统计滤波去除离群点,通过直通滤波剪除场景点云和冗余点云,再用体素化栅格法简化点云;然后,使用区域增长算法分割出t型焊接接头的筋板点云和壁板点云;最后,基于随机抽样一致性(RANSAC)算法拟合出分割后的筋板和壁板平面点云,得到平面法向量,计算求得t型焊接接头的成形角度。将焊接前的测量角度反馈给装配机器人,用来修正筋板的装配精度;焊接后的测量角度则用来评判焊接成形质量。计算结果表明,运用所提的点云数据处理方法能快速精确地计算出t型焊接接头的成形角度。

关键词： t型焊接接头成形角度三维点云区域增长算法随机抽样一致性(RANSAC)算法

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连续油管t型焊接接头残余应力场数值模拟

热加工工艺 2011年第3期40卷 119-122页

作者：王文武肖继明李继红张敏煤炭科学研究总院西安研究院陕西西安710054 西安理工大学陕西西安710048

采用有限单元法,模拟了连续油管ERW直焊缝与tIG环焊缝交汇处t型接头残余应力场的分布情况。结果表明,焊接残余应力集中分布在两种焊缝附近,最大残余应力出现在tIG焊缝起焊位置。由于ERW直焊缝经历了两种热处理过程,使得该焊缝附近残余... 详细信息

采用有限单元法,模拟了连续油管ERW直焊缝与tIG环焊缝交汇处t型接头残余应力场的分布情况。结果表明,焊接残余应力集中分布在两种焊缝附近,最大残余应力出现在tIG焊缝起焊位置。由于ERW直焊缝经历了两种热处理过程,使得该焊缝附近残余应力较小,最大应力约为220MPa;tIG焊缝未经历任何热处理过程,因此焊接残余应力较大,最大应力约为628MPa。由此说明热处理技术能够较好地消除焊接残余应力。

关键词：连续油管 t型焊接接头热处理有限元残余应力场

高速列车用高强铝合金t型焊接接头组织与性能研究

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热加工工艺 2014年第23期43卷 29-31,35页

作者：丁波杨尚磊田爱琴孙现亮上海工程技术大学材料工程学院上海201620 南车青岛四方机车车辆股份有限公司山東青岛266111

采用金相、硬度和拉伸试验对A7N01高强铝合金t型焊接接头组织与性能进行了研究。结果表明:焊缝区组织依次为细晶区、细晶与柱状晶过渡区、柱状晶区和等轴晶区;热影响区内的组织结构分明。显微硬度在焊缝区域最低,软化区的硬度次之,母材... 详细信息

采用金相、硬度和拉伸试验对A7N01高强铝合金t型焊接接头组织与性能进行了研究。结果表明:焊缝区组织依次为细晶区、细晶与柱状晶过渡区、柱状晶区和等轴晶区;热影响区内的组织结构分明。显微硬度在焊缝区域最低,软化区的硬度次之,母材的硬度最高。焊接热影响区较宽,约为50 mm。焊接接头的抗拉强度为412 MPa,屈服强度为282.6 MPa,伸长率为9.0%。

关键词： A7N01铝合金 t型焊接接头组织性能

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船用钢t型焊接接头弯曲冲击性能试验研究

江苏科技大学学报（自然科学版） 2022年第6期36卷 15-22页

作者：张得扬杨静赵勇汪俊江楠付娟中国船舶科学研究中心无锡214000 深海技术科学太湖实验室无锡214000 江苏科技大学材料科学与工程学院镇江212100

提出了一种船用钢t型焊接接头弯曲冲击性能的评价研究方法,通过落锤冲击试验进行了不同工艺参数下t型焊接接头弯曲冲击试验,确定了不同厚度t型接头的临界弯曲冲击高度.通过对临界载荷下发生断裂的t型接头进行能量分析来研究对t型接头弯... 详细信息

提出了一种船用钢t型焊接接头弯曲冲击性能的评价研究方法,通过落锤冲击试验进行了不同工艺参数下t型焊接接头弯曲冲击试验,确定了不同厚度t型接头的临界弯曲冲击高度.通过对临界载荷下发生断裂的t型接头进行能量分析来研究对t型接头弯曲冲击影响较大的焊接参数,利用扫描电镜分析8 mm t型焊接接头弯曲冲击后的断口形貌和形成机理,通过数值仿真来验证断裂过程和机理.研究结果表明:板厚3、6、8 mm t型接头的临界弯曲冲击高度分别为5、415、550 mm,随着板厚增加,接头弯曲冲击性能提升;在工艺评定参数范围内制成的同一厚度t型接头50°坡口角度试件弯曲冲击性能优于60°坡口角度试件;t型接头从焊缝中间区域发生断裂,随着断裂的扩展,材料韧性逐渐降低.

关键词： t型焊接接头弯曲冲击性能焊接工艺参数冲击断口

AH32钢t型焊接接头疲劳强度的试验与数值模拟

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舰船科学技术 2013年第6期35卷 57-60页

作者：张晓飞李良碧李永正镇江船艇学院江苏镇江212003 江苏科技大学江苏镇江212003 江苏现代造船技术有限公司江苏镇江212003

对AH32钢t型试件进行疲劳试验,并利用有限元软件对t型焊接接头的应力分布及疲劳寿命进行数值模拟,最终将疲劳试验结果与数值模拟结果对比分析。研究发现,t型焊接接头在焊趾附近处应力值最大,寿命最短。本文研究结果为今后船海结构物的... 详细信息

对AH32钢t型试件进行疲劳试验,并利用有限元软件对t型焊接接头的应力分布及疲劳寿命进行数值模拟,最终将疲劳试验结果与数值模拟结果对比分析。研究发现,t型焊接接头在焊趾附近处应力值最大,寿命最短。本文研究结果为今后船海结构物的疲劳寿命预测提供了有益参考。

关键词： AH32钢 t型焊接接头疲劳试验有限元分析热点应力疲劳寿命

6063铝合金t型焊接接头的变形及损伤行为

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6063铝合金T型焊接接头的变形及损伤行为

作者：徐文福兰州理工大学

学位级别：硕士

铝合金汽车车身的轻量化是节能环保型汽车的发展方向,开发铝合金新材料,研究铝合金材料的可焊性,分析铝合金焊接接头力学性能及其变化的规律是研究的热点问题。角焊缝是焊接结构的主要连接形式之一,在铝车身框架结构的连接中由角焊缝组... 详细信息

铝合金汽车车身的轻量化是节能环保型汽车的发展方向,开发铝合金新材料,研究铝合金材料的可焊性,分析铝合金焊接接头力学性能及其变化的规律是研究的热点问题。角焊缝是焊接结构的主要连接形式之一,在铝车身框架结构的连接中由角焊缝组成的t型焊接接头已得到广泛应用,但其组织、性能和受力状态的复杂性影响着整个车身框架结构的性能。围绕上述问题,通过力学性能试验、微观断口观察与有限元模拟相结合的方法,对6063铝合金单面角焊缝t型接头的变形及损伤行为进行了研究:首先,考虑到挤压材料的各向异性效应,对6063铝合金型材与挤压方向成不同角度方向上的材料力学性能进行了表征,结果表明:挤压方向对铝合金材料的各向异性影响较小,为后续试验的取样方式及有限元模拟提供必要的理论依据。通过拉伸和剪切试验对铝合金母材进行力学性能表征。宏观试验结果表明:平板拉伸时的断裂应变大于缺口拉伸时的断裂应变,而平板拉伸时的屈服应力小于缺口拉伸时的屈服应力,在剪切时材料的剪切断裂应变远大于平板拉伸时的断裂应变。通过断口观察发现:随着三向应力度的增大,韧窝断裂机制增加,剪切断裂机制减小。拉伸断口主要以韧窝为主,而剪切断口是以大型剪切韧窝和剪切面为主。有限元模拟时,损伤模型的选择要考虑三向应力度的影响。另外,模拟时的损伤参数对网格尺寸敏感。其次,通过双孔微剪切试验对铝合金t型接头局部材料力学性能进行表征。采用tIG焊制备出试验用铝合金t型接头,由于接头各微区组织和力学性能存在较大差别,利用金相试验和双孔微剪切法分别对t型接头的立板和底板各微区的宽度进行测定以及材料性能进行表征,结果表明:双孔微剪切装置能较好地测定t型接头的局部材料力学性能,其重复性试验结果的最大误差值为1.07%,并且制样简单,试验精度较高;利用有限元反推法与试验相结合,获得接头各微区的力学性能参数及Johnson-cook损伤模型参数,为t型接头力学性能试验的有限元模拟提供建模的依据。最后,通过三维实体造型软件Solidworks设计出实现t型接头不同角度拉伸试验的试样及夹具,并进行拉伸试验和断口观察,结果表明:除0度拉伸曲线以外,其它的四条曲线在塑性变形过程中出现了一个“小平台”,即随着位移量的增加试样所承受的载荷出现上升的现象,这是由于在焊接过程中产生的薄弱环节和局部缺陷的影响造成的。t型接头拉伸断口观察表明:试样的宏观断裂主要发生在t型接头立板的软化区,但是由于材料力学性能的不均匀性导致微观断口存在明显差别。t型焊接接头在0度、30度、45度和60度拉伸时,都经历拉伸—弯曲—断裂的过程,断口主要由脆性断裂小面和韧窝组成。其中,在60度拉伸时由于弯曲形成撕裂,断口上存在大量撕裂的韧窝。t型焊接接头在90度拉伸时,没有经历弯曲的过程,断口上除了一小部分脆性断裂小面以外,主要分布着大量的韧窝,属于正断型断裂。加入G-t-N损伤模型对t型接头在不同应力状态下的损伤行为进行了有限元模拟分析,结果表明:模拟与试验曲线吻合的较好,t型接头的损伤演化及失效行为与试验结果一致,G-t-N损伤模型能够很好的模拟t型接头在不同应力状态下的损伤行为;随着焊缝相对宽度的增大,断裂应变也随之增大,最大等效塑性应变也从母材和热影响区一侧转向焊缝一侧,但孔洞体积分数VVF基本没有变化。t型接头的试验与有限元模拟对以后进行整车的碰撞模拟分析具有实际的实用价值,但要得到更加准确的模拟结果,需要实现焊接接头材料属性的连续化,要从焊接时的模拟分析开始,把焊接模拟分析的数据作为力学性能模拟的前提,建立焊后的材料模型。

关键词：铝合金 t型焊接接头材料表征应力状态损伤有限元模拟