焊趾多裂纹的演变过程及其力学行为研究

发布时间：2025-04-27 04:05

　　焊接是目前工程结构中最主要的连接方式,焊接结构广泛应用于各种行业,在交变载荷作用下,疲劳破坏是引起焊接结构失效的主要原因之一,而焊接结构的疲劳性能主要由焊接接头的疲劳性能决定,因此对焊接接头进行疲劳分析是非常必要的。在焊接过程中,焊接结构存在不可避免的缺陷,导致焊缝局部产生应力集中效应,最为显著的是焊趾部位的疲劳裂纹现象。本文针对十字焊接接头,考虑复杂焊缝局部形貌,并结合弹塑性理论,研究焊缝形貌对多裂纹萌生行为的影响,采用有限元仿真与疲劳试验相结合的方法,借助断口反演技术,在焊趾处先后插入不同尺寸的多裂纹,研究疲劳全过程中多裂纹的演变规律和相对应的寿命变化,并分析了裂纹尺寸对焊趾部位应力状态的影响。主要研究内容如下:(1)以十字焊接接头为研究对象,考虑焊缝局部形貌,建立三维有限元模型,计算焊趾区域的应力和应变分布,并与不考虑焊缝局部形貌的数值模拟结果对比分析,研究焊缝形貌对焊接接头多裂纹萌生位置的影响。对试件开展变幅载荷下的循环拉伸试验,利用Manson-Coffin应变寿命模型计算多裂纹的萌生寿命,研究焊缝局部形貌对焊接接头疲劳寿命的影响规律,并与试验结果对比,揭示多裂纹的萌生行为。(...

【文章页数】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1本研究的结构框架图

武汉科技大学硕士学位论文7循环拉伸疲劳试验结果进行对比。（2）结合FRANC-3D和ABAQUS提出了一个多裂纹仿真方案，并将其用于多裂纹扩展的仿真，将模拟出的裂纹扩展过程与通过循环拉伸疲劳试验下获得的十字焊接接头疲劳断口的海滩条带进行对比，计算并得到了不同裂纹扩展阶段应力强度因....

图2.1十字焊接接头试件几何尺寸示意图（mm）

武汉科技大学硕士学位论文10Ni——裂纹萌生寿命。各参数间关系如公式2-2所示[55]：cbnSKKSSbnynffuu/)002.0()(3700.959171.2log1667.0""/1""f""""（2-2）式中Su——抗拉强度；Sy——屈服极限；n’——循环应变硬化指数....

图2.2焊趾线方向几何尺寸

武汉科技大学硕士学位论文11试件母材为Q345，其化学成分和基本力学性能如表2.1和表2.2所示：表2.1Q345化学成分C（%）Si（%）Mn（%）P（%）S（%）0.160.351.340.160.06表2.2Q345基本力学参数屈服强度σs（MPa）抗拉强度σb（MPa）弹....

图2.3焊缝几何参数测量

武汉科技大学硕士学位论文12为了同时研究焊趾线方向的几何形貌和焊缝方向的几何形貌对焊接结构疲劳性能的影响，分别设置两种对照组，“对照组一”在对十字焊接接头的几何建模时考虑焊趾线方向几何尺寸，模拟出焊趾圆弧波形，圆弧波形之间采用直线模拟焊缝形貌，即圆弧状焊缝模型；“对照组二”不考虑....

本文编号：4041849