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不同焊接细节焊材的等效S-N曲线确定
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作者 刘晖 林琪灵 +2 位作者 郭佳凡 刘国雄 许丹 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期44-51,共8页
焊接结构中不同类型焊接细节导致的不同程度应力集中,是结构疲劳破坏的主要原因.为分析不同焊接细节结构的疲劳,需获得不同焊接细节焊材的疲劳寿命曲线.文中首先通过分析焊接细节几何尺寸和材料属性对焊材疲劳寿命的影响机制,确定应力... 焊接结构中不同类型焊接细节导致的不同程度应力集中,是结构疲劳破坏的主要原因.为分析不同焊接细节结构的疲劳,需获得不同焊接细节焊材的疲劳寿命曲线.文中首先通过分析焊接细节几何尺寸和材料属性对焊材疲劳寿命的影响机制,确定应力集中系数和应力变化梯度来量化焊接细节对焊材疲劳寿命的影响,分析了应力集中系数相同的不同类型焊接细节的应力变化梯度,从而获得了微孔洞缺陷与其他焊接细节的应力变化梯度差,并据此计算了应力集中系数修正因子.将不同焊接细节等效成修正后应力集中系数对应的微孔洞缺陷,进而通过微孔洞缺陷焊材的S-N曲线来等效确定所有不同焊接细节焊材的S-N曲线,最后采用高温陶瓷模拟焊接细节中的夹渣焊接细节制作钢管焊接试件进行单轴高周疲劳试验,验证采用不同焊接细节等效成微孔洞缺陷确定焊材S-N曲线方法的可行性. 展开更多
关键词 焊接细节 S-N曲线 应力集中系数 应力变化梯度 等效原则
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EH36 钢变幅疲劳载荷下裂纹扩展行为和机理研究
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作者 徐连勇 黄金超 赵雷 《天津大学学报(自然科学与工程技术版)》 北大核心 2025年第6期567-575,共9页
针对海洋平台服役过程中时常遭遇到随机海况和复杂载荷作用的情况,设计对海洋平台用钢EH36钢进行变幅疲劳载荷下疲劳裂纹扩展行为试验,研究了变幅疲劳载荷作用下EH36钢疲劳裂纹扩展行为和机理.采用柔度法测量变幅疲劳载荷作用下的裂纹... 针对海洋平台服役过程中时常遭遇到随机海况和复杂载荷作用的情况,设计对海洋平台用钢EH36钢进行变幅疲劳载荷下疲劳裂纹扩展行为试验,研究了变幅疲劳载荷作用下EH36钢疲劳裂纹扩展行为和机理.采用柔度法测量变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展速率,并用数字图像相关(DIC)分析了变幅疲劳载荷施加前后裂纹尖端塑性区尺寸变化.采用SEM分析了不同形式变幅载荷作用区域的断口形貌特征,用裂纹尖端塑性区尺寸变化和对应断口形貌特征解释了变幅疲劳载荷作用下的裂纹扩展行为和内在机理.结果表明:单次拉伸过载能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命;单次压缩过载能短暂加速疲劳裂纹扩展速率,对疲劳寿命影响不大;不同顺序拉伸和压缩过载与单次拉伸过载现象保持一致,均能降低疲劳裂纹扩展速率,延长疲劳寿命,但拉压过载的先后施加顺序会显著影响疲劳裂纹扩展的迟滞效应.分析结果表明:拉伸过载过程增大裂纹尖端塑性区,并钝化裂纹尖端,从而使疲劳裂纹扩展速率降低;压缩过载过程减小裂纹尖端塑性区,并使裂纹尖端尖锐,从而使疲劳裂纹扩展速率加速;不同顺序拉伸和压缩过载是两种作用效果的结合.试验结果能很好地描述变幅疲劳载荷下的裂纹扩展行为并给出内在机理解释,为海洋平台在复杂载荷环境下服役所造成的疲劳损伤提供理论依据和实用价值. 展开更多
关键词 疲劳裂纹扩展速率 变幅疲劳载荷 数字图像相关 塑性区 断口分析
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基于应力平均法的钛合金薄板结构疲劳评估方法
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作者 徐双喜 刘铮夫 +2 位作者 陈高澎 谌伟 吴轶钢 《焊接》 2025年第8期22-28,35,共8页
【目的】通过设计TA23钛合金薄板母材和3种焊接接头(对接、T形、十字形)的测试试样,开展系列试验,旨在获取名义应力S-N曲线,得到各焊接接头疲劳强度。【方法】通过试验数据和Neuber应力平均法确定了TA23钛合金焊接接头的微观结构长度,... 【目的】通过设计TA23钛合金薄板母材和3种焊接接头(对接、T形、十字形)的测试试样,开展系列试验,旨在获取名义应力S-N曲线,得到各焊接接头疲劳强度。【方法】通过试验数据和Neuber应力平均法确定了TA23钛合金焊接接头的微观结构长度,可以用于有效应力和虚拟缺口半径计算,该虚拟半径可作为TA23钛合金焊接接头的参考半径。考虑虚拟半径的影响,建立有限元模型,获取各类典型焊接接头缺口处应力梯度。【结果】采用Neuber应力平均法,基于试验数据和应力梯度计算得到缺口有效应力,定义分散带指数,获取S-N曲线分散带指数随微观结构长度变化的曲线,结果表明,微观结构长度取0.08 mm时,分散带指数最小。【结论】基于该微观结构长度所得到的虚拟缺口半径,可以为钛合金薄板焊接结构的缺口应力评估提供参考。 展开更多
关键词 钛合金薄板结构 应力平均法 缺口有效应力 虚拟半径 分散带指数
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6005A-T6铝合金搅拌摩擦焊接头的疲劳性能分析 被引量:3
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作者 周海鹏 邢松龄 +2 位作者 韩赞东 王旭东 沈旭奎 《热加工工艺》 北大核心 2025年第3期35-40,共6页
搅拌摩擦焊(FSW)接头的疲劳性能是保证其结构可靠性的关键因素,可用应力-寿命曲线(S-N曲线)表征,对于不同焊接条件的FSW接头均需要单独测定S-N曲线。针对6005A-T6铝合金的FSW试件,通过焊接试件的疲劳试验分析FSW接头的疲劳性能,估计了... 搅拌摩擦焊(FSW)接头的疲劳性能是保证其结构可靠性的关键因素,可用应力-寿命曲线(S-N曲线)表征,对于不同焊接条件的FSW接头均需要单独测定S-N曲线。针对6005A-T6铝合金的FSW试件,通过焊接试件的疲劳试验分析FSW接头的疲劳性能,估计了不同存活率下的S-N曲线。此外,分析了厚度对FSW接头疲劳性能的影响,对比了8 mm和16 mm两种厚度的焊接试件。结果表明,在95%置信度下,95%以上存活率的S-N曲线可用于指导抗疲劳设计。厚度对长寿命区的极限疲劳强度影响较小,不同厚度FSW接头的S-N曲线特征有所区别,与8 mm厚度的FSW接头相比,16 mm厚的接头在高应力水平下的疲劳寿命更长,S-N曲线更为陡峭。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 疲劳性能 应力-寿命曲线
原文传递
6005铝合金激光−MIG复合焊接接头裂纹扩展行为
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作者 吕可 杨冰 +3 位作者 王栓程 肖守讷 阳光武 朱涛 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期82-93,共12页
开展了6005A-T6铝合金激光–MIG复合焊接接头裂纹的疲劳裂纹扩展行为研究,并结合数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)获取试验过程中的裂纹尖端局部位移场,进而研究接头和母材裂纹闭合效应的差异.结果表明,激光–MIG复合... 开展了6005A-T6铝合金激光–MIG复合焊接接头裂纹的疲劳裂纹扩展行为研究,并结合数字图像相关技术(digital image correlation,DIC)获取试验过程中的裂纹尖端局部位移场,进而研究接头和母材裂纹闭合效应的差异.结果表明,激光–MIG复合焊接焊缝试样与母材试样的疲劳裂纹扩展速率相近,但后期扩展更快,而热影响区试样的扩展速率明显偏低.基于4%柔度偏移值确定裂纹展开力,所有试样均符合裂纹闭合因子U随裂纹扩展而逐渐增大的整体规律,但焊缝裂纹闭合程度先降低后逐渐升高到母材水平,而热影响区裂纹闭合程度则前期略低于母材,后期超过母材,且未出现明显收敛趋势.根据Elber公式对裂纹扩展数据进行修正以消除裂纹闭合对扩展速率的影响,修正前后裂纹扩展数据分散性并未得到明显改善,表明仅考虑裂纹闭合效应仍不能对接头疲劳裂纹扩展行为进行准确描述. 展开更多
关键词 6005A-T6铝合金 激光–MIG复合焊接 数字图像相关 裂纹扩展速率 闭合效应
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角接接头疲劳失效机理分析及寿命预测方法
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作者 翁硕 周晓洋 +3 位作者 罗陵华 袁奕雯 冯金芝 邵珊珊 《焊接学报》 北大核心 2025年第7期23-31,共9页
对Q345钢单边焊角接接头进行压弯疲劳性能测试,通过不同应力水平下的加载试验,获取其疲劳寿命数据,分析疲劳裂纹萌生与扩展行为,揭示了接头在循环载荷作用下的失效机理.结果表明,随着应力水平的增加,焊接接头的疲劳失效位置由焊根处逐... 对Q345钢单边焊角接接头进行压弯疲劳性能测试,通过不同应力水平下的加载试验,获取其疲劳寿命数据,分析疲劳裂纹萌生与扩展行为,揭示了接头在循环载荷作用下的失效机理.结果表明,随着应力水平的增加,焊接接头的疲劳失效位置由焊根处逐渐转移至焊趾区域,表现出明显的失效位置迁移现象.进一步的微观组织分析发现,失效位置迁移现象主要受材料局部强度差异及焊缝微观缺陷等因素引起的应力集中分布变化影响.为实现对角接接头疲劳寿命的合理评估,基于试验结果,分别采用缺口应力法与结构应力法进行寿命预测和对比分析.结果显示,结构应力法在不同应力水平下均具有较好的预测精度,预测疲劳寿命数据均落于二倍寿命分布带范围内,优于缺口应力法,验证了结构应力法在焊接接头疲劳寿命评估中的适用性与可靠性. 展开更多
关键词 角接接头 结构应力法 缺口应力法 疲劳性能 寿命预测方法
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基于数据增强与机器学习的TC4焊接接头寿命预测方法研究
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作者 胡治禹 邓海龙 +2 位作者 孔建行 李永平 于欢 《制造技术与机床》 北大核心 2025年第9期146-154,共9页
文章基于TC4钛合金焊接接头的超高周疲劳试验构建以数据增强为基础的疲劳寿命预测的机器学习模型。在应力比R'=-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和Image J软件对断口进... 文章基于TC4钛合金焊接接头的超高周疲劳试验构建以数据增强为基础的疲劳寿命预测的机器学习模型。在应力比R'=-1的情况下对TC4焊接接头展开超高周疲劳试验,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)和Image J软件对断口进行观测或测量,结合S-N曲线获得应力幅值、疲劳寿命、缺陷位置、裂纹特征尺寸等原始数据。采用最近邻插值(nearest neighbor interpolation,NNI)和基于高斯混合模型的最近邻插值(Gaussian mixture model-based nearest neighbor interpolation,GMM-NNI)对原始数据进行数据增强后建立反馈(back propagation,BP)神经网络模型和随机森林(random forest,RF)模型,并研究不同的机器学习模型对TC4钛合金焊接接头的疲劳寿命预测性能。结果表明,TC4焊接接头的超高周疲劳以内部失效为主,这与焊接接头的制造工艺和应力比密切相关;GMM-NNI扩展的数据集可有效改善机器学习模型的预测性能;采用指标评价模型有效性,其结果是BP神经网络模型的预测精度更佳;结合数据增强方法,GMM-NNI数据集下的BP神经网络模型在预测TC4焊接接头的疲劳寿命时具有更好的泛化能力和预测精度。 展开更多
关键词 超高周疲劳 TC4焊接接头 寿命预测 数据增强 最近邻插值 高斯混合
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承载型60°斜十字全熔透焊接接头疲劳寿命评估
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作者 孙立成 毛泓霖 +1 位作者 明驰 卫星 《焊接学报》 北大核心 2025年第1期137-144,共8页
为研究承载型60°斜十字全熔透焊接接头(oblique cruciform full-penetration welded joints,OCFWJs)局部应力分布及疲劳性能,设计3个试验模型完成3种名义应力幅水平下的疲劳试验,得到试件疲劳破坏时的循环次数.利用ABAQUS软件建立6... 为研究承载型60°斜十字全熔透焊接接头(oblique cruciform full-penetration welded joints,OCFWJs)局部应力分布及疲劳性能,设计3个试验模型完成3种名义应力幅水平下的疲劳试验,得到试件疲劳破坏时的循环次数.利用ABAQUS软件建立60°OCFWJs有限元模型,计算得到焊趾处热点正应力、热点剪应力及等效热点应力.基于规范中的名义应力S-N曲线和热点应力S-N曲线,分别采用名义主应力法、等效热点应力法和相互作用方程方法对拉—剪联合作用下60°OCFWJs疲劳寿命进行了评估.结果表明,采用名义应力幅、名义拉应力幅或名义剪应力幅均无法对60°OCFWJs疲劳寿命进行可靠评估.依据国际焊接学会(International Institute of Welding,IIW)规范无论采用热点拉应力幅或热点剪应力幅也无法对60°OCFWJs疲劳寿命进行可靠评估.按欧洲钢结构设计规范Eurocode3相互作用方程方法预测的疲劳寿命远低于试验值,按等效热点应力方法预测的疲劳寿命与试验值符合良好. 展开更多
关键词 斜十字焊接节点 全熔透 疲劳寿命 热点应力 S-N曲线 有限元分析
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基于熵的焊接接头S-N曲线评估模型建立
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作者 魏巍 马民泽 +2 位作者 张赫 赵兴明 杨鑫华 《焊接学报》 北大核心 2025年第8期97-103,共7页
焊接接头S-N曲线斜率与传统母材的S-N曲线斜率差异较大.基于熵在物理学和热力学上的定义引入了一种S-N曲线预测模型,该模型考虑了抗拉强度与疲劳极限两个基本参量,即认为S-N曲线存在两个水平渐近线分量.结合文献中提供的铝钢异种焊接接... 焊接接头S-N曲线斜率与传统母材的S-N曲线斜率差异较大.基于熵在物理学和热力学上的定义引入了一种S-N曲线预测模型,该模型考虑了抗拉强度与疲劳极限两个基本参量,即认为S-N曲线存在两个水平渐近线分量.结合文献中提供的铝钢异种焊接接头、S355J2N焊接接头、Ti6Al4V焊接接头疲劳寿命数据,采用所建立模型对相关试验数据进行了拟合评估.结果表明,以铝钢异种焊接接头为例,当去余高接头疲劳强度相较于焊接接头(未去余高)下降幅度相近时,其S-N曲线倾斜段斜率几乎保持不变;以S355J2N焊接接头和Ti6Al4V焊接接头为例,当不同焊接工艺下的接头抗拉强度相同时,其SN曲线倾斜段斜率取决于接头的疲劳极限;通过将该模型与传统S-N曲线评估模型进行对比,发现其与传统Basquin公式有着相似的数学形式,但由于其涵盖抗拉强度和疲劳极限两个参数,具有更丰富的物理意义. 展开更多
关键词 焊接接头 热力学熵 S-N曲线 累积损伤
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双金属复合管中L360MS管线钢焊接接头的疲劳裂纹扩展行为以及疲劳寿命预测
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作者 李洋阳 王基翔 +2 位作者 周培山 徐颖超 王斌 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期105-113,共9页
以NiCrMo-3合金作为焊接材料,对L360MS管线钢/N08825镍基合金双金属复合管进行多层多道对接焊,剥离N08825镍基合金覆层后测试了L360MS管线钢焊接接头的硬度和拉伸性能。参考实际运行条件,对L360MS管线钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展试验,... 以NiCrMo-3合金作为焊接材料,对L360MS管线钢/N08825镍基合金双金属复合管进行多层多道对接焊,剥离N08825镍基合金覆层后测试了L360MS管线钢焊接接头的硬度和拉伸性能。参考实际运行条件,对L360MS管线钢焊接接头进行疲劳裂纹扩展试验,采用柔度法获得不同区域的裂纹长度-循环次数曲线,基于Paris公式研究不同区域的疲劳裂纹扩展行为,并对疲劳寿命进行预测。结果表明:拉伸试验后,接头试样在母材处断裂,焊缝呈高强匹配状态;焊缝硬度在220~250 HV,明显高于母材(170~185 HV),最高值出现在邻近熔合线焊缝区域,最低值出现在热影响区。母材、热影响区和焊缝中的疲劳裂纹主要以沿晶和穿晶方式扩展,但焊缝中疲劳裂纹扩展路径更加曲折,并伴有分叉现象,甚至出现环形裂纹。热影响区的Paris材料常数C最大,母材次之,焊缝最小,在应力比0.1下母材和热影响区的疲劳裂纹扩展速率较快,焊缝区域最慢。对材料常数C修正后,得到疲劳裂纹沿深度方向扩展的寿命预测公式,预测得到内部存在沿管体周向的半椭圆裂纹的管道热影响区的疲劳寿命最短,该区域是焊接接头疲劳性能最薄弱的区域。 展开更多
关键词 L360MS管线钢 焊接接头 疲劳裂纹扩展 疲劳寿命
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机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用 被引量:2
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作者 黄西娜 王登 +1 位作者 周旌旗 李淼一 《中国有色金属学报》 北大核心 2025年第5期1549-1564,共16页
增材制造作为一种先进制造技术,被广泛用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。但是,由于其快速加热和冷却的工艺特征,导致增材制造产品的力学性能和疲劳行为与传统技术制造产品存在显著差异,因此采用常规方法很难准确预测其疲劳寿命... 增材制造作为一种先进制造技术,被广泛用于航空航天、生物医疗、汽车制造等领域。但是,由于其快速加热和冷却的工艺特征,导致增材制造产品的力学性能和疲劳行为与传统技术制造产品存在显著差异,因此采用常规方法很难准确预测其疲劳寿命。机器学习凭借其高效处理高维物理量之间复杂非线性关系的能力,为预测疲劳寿命开辟了新的途径。本文在综述疲劳寿命预测常用的机器学习模型基础上,以影响疲劳寿命的不同因素作为输入参数,综合分析了机器学习在增材制造轻合金疲劳寿命预测中的应用,阐明了机器学习在精确预测疲劳寿命中所面临的挑战,提出了机器学习预测增材制造疲劳寿命的研究方向,为改善增材制造轻合金疲劳寿命提供了新思路。 展开更多
关键词 增材制造 轻合金 机器学习 缺陷 工艺参数 疲劳寿命
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基于随机振动和温度循环寿命预测的BGA焊点尺寸优化
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作者 陈亚军 肖泽文 王文平 《中国测试》 北大核心 2025年第5期162-169,共8页
为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力,使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型,并基于Anand粘塑性本构模型,进行-40~85℃... 为从工艺优化角度提高常用无铅钎料Sn3.0Ag0.5Cu球栅阵列(ball grid array,BGA)封装芯片承受随机振动和温度循环载荷的能力,使用ANSYS有限元软件分别建立不同焊球高度与直径的BGA封装三维模型,并基于Anand粘塑性本构模型,进行-40~85℃温度循环仿真模拟,并结合Darveaux疲劳寿命预测模型计算不同焊球尺寸下的温度循环损伤;以及输入ISO 16750-3中对于车载器件的随机振动功率谱密度,并使用Steinberg疲劳寿命预测模型计算随机振动损伤。再分别使用线性损伤叠加(linear damage superposition approach,LDSA)以及递增损伤叠加(incremental damage superposition approach,IDSA)方法进行耦合损伤寿命预测。结果表明,BGA封装角落焊点与PCB板相接触的位置通常为结构应力、应变最大位置,最容易发生失效,低焊球高度、大焊球直径的BGA封装器件随机振动寿命更长;焊球高度越高、焊球直径越大的BGA封装器件温度循环寿命更长。依据IDSA方法对两种载荷下的损伤叠加后,最优设计为焊球高度0.30 mm,焊球直径0.60 mm。 展开更多
关键词 球栅阵列 有限元仿真 随机振动 温度循环 递增损伤叠加
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基于机器学习的焊接接头疲劳寿命预测方法综述 被引量:2
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作者 魏艳娇 向清怡 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第3期183-190,共8页
焊接接头的疲劳寿命预测存在测试周期长、结果误差较大、计算效率偏低等问题,将机器学习算法引入焊接构件的疲劳寿命预测,可解决焊接过程中非线性、难计算、难建模等问题,该方法具有易实现、运行简单、速度快、自适应能力强等特点,近年... 焊接接头的疲劳寿命预测存在测试周期长、结果误差较大、计算效率偏低等问题,将机器学习算法引入焊接构件的疲劳寿命预测,可解决焊接过程中非线性、难计算、难建模等问题,该方法具有易实现、运行简单、速度快、自适应能力强等特点,近年来得到了广泛关注。本文梳理了焊接接头的传统疲劳寿命预测方法的局限性;分析了几种常见的机器学习算法模型在焊接接头疲劳寿命预测的应用;最后对该类方法的发展前景进行了展望。 展开更多
关键词 焊接接头 疲劳 寿命预测 机器学习
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IMC厚度对混装焊点热疲劳寿命的影响研究
14
作者 冉光龙 王波 +2 位作者 黄伟 龚雨兵 潘开林 《电子与封装》 2025年第1期18-23,共6页
焊点的疲劳寿命成为衡量其长期可靠性的关键指标。金属间化合物(IMC)厚度对焊点的疲劳寿命有着显著影响。研究IMC厚度对热循环条件下混装焊点疲劳寿命的影响,结果表明,随着IMC厚度的增加,焊点的热疲劳寿命不断降低。此外,焊点中应力和... 焊点的疲劳寿命成为衡量其长期可靠性的关键指标。金属间化合物(IMC)厚度对焊点的疲劳寿命有着显著影响。研究IMC厚度对热循环条件下混装焊点疲劳寿命的影响,结果表明,随着IMC厚度的增加,焊点的热疲劳寿命不断降低。此外,焊点中应力和应变的分布受IMC厚度的影响较小,但其数值随着IMC厚度的增加而增加。同时,塑性应变也随着IMC厚度的增加而增加。基于Coffin-Manson模型得到混装焊点的热疲劳寿命与IMC厚度之间存在对数关系。 展开更多
关键词 混装焊点 金属间化合物 热循环 疲劳寿命
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新型马氏体耐热钢蠕变-疲劳断裂机制及微观损伤行为研究
15
作者 周超 黄军 +3 位作者 马东亮 苏凯龙 杜晋峰 赵雷 《精密成形工程》 北大核心 2025年第7期110-118,共9页
目的研究马氏体耐热钢在蠕变-疲劳载荷下的失效行为,为超超临界机组的高温失效行为提供理论指导。方法系统开展了G115钢在650℃高温环境下的蠕变-疲劳行为研究。采用应力控制模式进行试验,应变幅值范围为180~230 MPa,应力比为0。在峰值... 目的研究马氏体耐热钢在蠕变-疲劳载荷下的失效行为,为超超临界机组的高温失效行为提供理论指导。方法系统开展了G115钢在650℃高温环境下的蠕变-疲劳行为研究。采用应力控制模式进行试验,应变幅值范围为180~230 MPa,应力比为0。在峰值拉伸应力处设置0~3600 s的保载时间。在试验过程中,采用90 kN/min的恒定加载速率,并针对G115钢在蠕变-疲劳载荷下的断裂机制以及微观损伤演化开展研究。结果延长保载时间及增大保载应力均会导致G115钢蠕变-疲劳寿命下降。通过对断后试样进行表征,发现所有试样断口表现出明显的蠕变颈缩特征。断口截面的孔洞形态与数量统计分析结果显示,在较低应力水平下,孔洞主要呈硬币状且易于聚合形成微裂纹;而在较高应力水平下,则以孤立的蠕变孔洞为主。同时,孔洞密度随保载时间的延长而增大。G115钢蠕变-疲劳试验中析出物包括M_(23)C_(6)相、Laves相以及富Cu相。结论G115钢蠕变-疲劳微观断裂模式表现为马氏体裂纹与马氏体断裂;Laves相的快速粗化削弱了沉淀强化效应,进而促进了孔洞与微裂纹的形核及扩展,这构成了G115钢在该条件下的核心失效机制。 展开更多
关键词 G115钢 蠕变-疲劳 断裂机制 孔洞和微裂纹 微观组织演化
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基于疲劳损伤熵的Q450NQR1对接接头疲劳性能快速评估
16
作者 李建加 于海涛 +3 位作者 裴鹏 胡文浩 刘洋 杨鑫华 《轨道交通材料》 2025年第2期32-36,共5页
文章以Q450NQR1耐候钢对接接头为研究对象,结合热力学第二定律,建立了基于疲劳损伤熵的对接接头疲劳性能快速评估模型。结合建立的预测模型,对Q450NQR1耐候钢对接接头的疲劳极限和疲劳寿命进行了快速评估。结果表明:不同应力水平下的熵... 文章以Q450NQR1耐候钢对接接头为研究对象,结合热力学第二定律,建立了基于疲劳损伤熵的对接接头疲劳性能快速评估模型。结合建立的预测模型,对Q450NQR1耐候钢对接接头的疲劳极限和疲劳寿命进行了快速评估。结果表明:不同应力水平下的熵产响应与应力水平呈现明显的依赖关系,为典型的双线性特征。当应力水平较低时,其熵产响应程度较低,主要由弹性行为引起;当应力水平较高时,熵产响应程度迅速增加,该阶段熵产由弹性和弹塑性共同导致。基于建立的疲劳极限预测模型得到的疲劳极限预测值为204MPa,而经传统升降试验得到的疲劳极限值为214MPa,两者差值仅为10MPa,相对误差为4.67%,验证了所建立模型的有效性。Q450NQR1耐候钢对接接头的累积疲劳损伤熵是一个独立于应力水平的常数,经该常数建立的疲劳损伤熵模型可以快速评估对接接头的疲劳寿命。相关研究可为建立对接接头的疲劳性能快速预测方法奠定基础。 展开更多
关键词 疲劳损伤熵 Q450NQR1 对接接头 疲劳性能
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基于热点应力法的止推环角焊缝疲劳分析
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作者 潘文祥 田迎春 +1 位作者 伊尔潘阿卜来 李会平 《水电站机电技术》 2025年第10期91-95,共5页
水电站压力钢管末端连接止推环及钢管的角焊缝受钢管壁壳约束及止推环弯、剪组合作用,其应力分布复杂,且由于多道止推环的存在,每道止推环受力分配及其角焊缝名义应力均无法明确定义。本文基于有限元方法分析某抽水蓄能电站止推环在循... 水电站压力钢管末端连接止推环及钢管的角焊缝受钢管壁壳约束及止推环弯、剪组合作用,其应力分布复杂,且由于多道止推环的存在,每道止推环受力分配及其角焊缝名义应力均无法明确定义。本文基于有限元方法分析某抽水蓄能电站止推环在循环荷载作用下的承载特性,确定了各道止推环之间的受力分配,并利用线性外推方法对角焊缝焊趾外推点各热点应力分量进行线性外推,将这些基本应力分量进行叠加得到焊趾疲劳应力。最后根据焊缝细节分类及其对应的S-N曲线对止推环角焊缝焊趾疲劳耐久性进行了评价。研究结果表明,压力钢管末端各道止推环所传递的轴向推力不均一,最靠近厂房上游边墙的角焊缝焊趾疲劳损伤总和最大,但仍小于允许损伤总和。本文所采用的方法可为其他复杂受力状态的角焊缝疲劳分析提供借鉴。 展开更多
关键词 止推环 角焊缝 热点应力 焊趾 疲劳分析
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坡口角度对K形对接接头组织与疲劳性能的影响
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作者 暴兴威 许鸿吉 +2 位作者 宋睿 吴庆祝 刘楷 《电焊机》 2025年第1期108-114,共7页
为解决Q450NQR1耐候钢K形坡口对接接头的坡口角度选择问题,以45°、50°、60°K形坡口对接接头为研究对象,对三种坡口角度的对接接头进行了金相、疲劳试验,分析阐述了坡口角度对接头金相组织分布与疲劳性能的影响;此外,通... 为解决Q450NQR1耐候钢K形坡口对接接头的坡口角度选择问题,以45°、50°、60°K形坡口对接接头为研究对象,对三种坡口角度的对接接头进行了金相、疲劳试验,分析阐述了坡口角度对接头金相组织分布与疲劳性能的影响;此外,通过对疲劳断口的扫描观察,分析了其断裂特征与机理。试验结果表明:各坡口角度对接接头各区域的组织成分相近,焊缝柱状晶粒宽度及粗晶区晶粒尺寸与坡口角度成正比;45°、50°、60°K形坡口对接接头的疲劳极限依次为151 MPa、147.5 MPa、135 MPa,疲劳极限与坡口角度成反比;疲劳试件断口启裂区和扩展区具有典型的疲劳断裂特征,扩展区存在较为明显的疲劳弧线,终断区可观察到典型的韧窝组织;坡口角度越大,扩展区疲劳弧线与终断区韧窝组织越稀疏。 展开更多
关键词 Q450NQR1耐候钢 K形坡口 疲劳性能 坡口角度
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焊接变形对10Ni3CrMoV接头疲劳失效行为的影响
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作者 贾静 成应晋 +1 位作者 刘广民 王杏华 《焊管》 2025年第4期24-30,共7页
为了探究弯曲变形对10Ni3CrMoV板材焊接接头疲劳寿命的影响,运用有限元模拟软件Ansys Workbench以及疲劳分析软件Ansys nCode Design Life基于焊接件实际形状尺寸建立焊接接头试件模型,并对其疲劳寿命进行了模拟计算。结果表明,弯曲度... 为了探究弯曲变形对10Ni3CrMoV板材焊接接头疲劳寿命的影响,运用有限元模拟软件Ansys Workbench以及疲劳分析软件Ansys nCode Design Life基于焊接件实际形状尺寸建立焊接接头试件模型,并对其疲劳寿命进行了模拟计算。结果表明,弯曲度是影响焊接接头疲劳的重要影响因素之一;应力、应变集中主要出现在焊接接头焊趾处,弯曲度会导致试样断裂位置的改变;通过优化焊接顺序、增加引弧板等措施可有效控制变形,改善接头疲劳性能。 展开更多
关键词 焊接接头 有限元分析 疲劳寿命 弯曲度
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圆管环向外表面裂纹应力强度因子的二维权函数
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作者 袁奎霖 董坤 李琳月 《焊接学报》 北大核心 2025年第4期61-71,共11页
环向外表面裂纹是海底管道与立管中常见的缺陷形式之一.为了准确高效地计算应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),提出了一种适用于任意复杂应力场中圆管环向外表面裂纹的二维权函数.通过三维有限元方法计算得到均布应力载荷下... 环向外表面裂纹是海底管道与立管中常见的缺陷形式之一.为了准确高效地计算应力强度因子(stress intensity factors,SIFs),提出了一种适用于任意复杂应力场中圆管环向外表面裂纹的二维权函数.通过三维有限元方法计算得到均布应力载荷下圆管厚径比T/R_(i)为0.02~0.2,裂纹形状比a/c为0.2~1.0,裂纹深度比a/T为0.1~0.8的圆管环向外表面裂纹的SIFs参考解,求得表面裂纹最深点和表面点的二维权函数.通过计算高阶应力载荷下的SIFs,将权函数法结果与有限元法结果进行对比以验证权函数的准确性,两者最大相对误差为9.5%.此外,计算了环焊缝焊接残余应力作用下环向外表面裂纹的SIFs,权函数结果与有限元结果的相对误差小于5%.结果表明,文中所提出的二维权函数可为含有环向外表面裂纹缺陷的海底管道与立管的疲劳寿命预测奠定基础. 展开更多
关键词 圆管 环向外表面裂纹 二维权函数 应力强度因子
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