文档介绍：Residual stress study of welded high strength steel thin-walled plate-to-plate joints, Part 1: Experimental study,
. Lee, , JinJiang.
Thin-Walled Structures, –112
高强度钢薄壁板焊接接头的焊接残余应力研究,第1部分:实验研究
. Lee, , JinJiang
薄壁结构
–112
摘要;
在这项研究中,将对高强度钢薄壁板到板T和Y-接头焊趾附近残余应力的分布进行调查。我们将制作两组标本,这些标本是在预热温度为100°C预成形,并在相应的环境温度下焊接而成的焊接件。通过ASTM钻孔这种方法研究预热和接头的几何形状对焊趾附近的残余应力分布的影响。此外,我们还进行了一项研究,以评估支撑板的切割对焊趾焊缝附近的残余应力分布的影响。获得的实验结果表明,随着板厚和交叉角度的增加,三分之一的屈服强度的拉伸残余应力可以出现在焊趾附近。此外,预热被发现是一种有效的减少残余应力的方式,而在切割支撑板时,沿焊缝的脚趾释放的残余应力显着。
1 简介
目前,大多数用软钢制造的钢铁结构具有良好的机械性能和可用性。在现行的实践守则中,低碳钢非常适用于钢结构应用[1]。然而,由于屈服强度大于460兆帕的强度钢(HSS)具有更高的强度重量比,因此最近对它的使用出现了越来越大的兴趣。与低碳钢相比,高速钢,具有经济,美学和安全性。然而,在应力- 应变特性方面HSS不同于低碳钢,例如高速钢会体现出降低的延展性。此外,可能是由于焊接而在HSS中产生的残余应力比在低碳钢中更严重,可能会对其疲劳性能有不利的影响。据发现,如果材料的标称应力[2]低于与屈服应力时,残余应力对HSS焊接件的连接性能的影响是特别重要的。因此,在对HSS结构的机械性能进行评估时,焊接路口的残余应力分布的认识是很重要的。
自20世纪90年代以来[3-9],许多研究人员已经表现出了他们对HSS的兴趣。虽然文献[10]提出的父钢疲劳寿命没有明显的影响。然而,这样的结论是基于焊接的详细信息,或焊接过程中经过特殊处理的焊接细节。当预期数量的额定周期是比较小的,或当平均应力很高,疲劳强度不是主要的设计因素时,使用HSS会出现很多优点[11]。阿南和三木[12,13]在日本的开发和应用对桥梁结构的HSS。结果发现HSS中的应用问题,最重要的是实现了拉伸强度和抗疲劳性能之间的平衡,而不会失去良好的可焊性。到现在为止,在HSS中连接的残余应力的影响还没有得到很好的理解。然而,它被广泛接受,作为增加钢的强度水平,它变得更加难以焊接的无裂纹和其它缺陷。另外,HSS可以容忍较小的缺陷,因为它们是延展性较差却更敏感的应力腐蚀开裂和氢脆化的材料[14]。马多克斯提出[11],在HSS焊接连接时会随着残余应力数值的增加而增加的材料的屈服强度和较高的残余应力可能会导致比焊接低碳钢连接时还低的疲劳强度。[斯泰西和Barthdemy在他们提出的结构完整性评估过程中结合了的残余应力的影响。白金汉等。[16] Bjorhovde [17]总结了一些使用HSS方面的问题,并简要介绍和讨论的残余应力的影响。 Masubuchi和Martin [18,19]研究了在中低碳钢,淬火和回火钢的对接焊中的残余应力。 Lee等人。[20]研究了T-板和管状T型接头上的残余应力在元件故障中的影响。最近,Acevedo和,Nussbaumer [21]研究了焊接管K表焊趾
焊缝附近的残余应力分布。他们认为标准ASTM钻孔应变计法[22]在应用于残余应力测量和焊趾附
命名法
校准常数的正应力从x轴顺时针角度到最大主应力方向
剪应力的校准常数端部处理的角度
计圆直径钻孔解除应力
钻出的孔的直径联合角
杨氏模量泊松比
热输入校准压力
焊缝填充长度的弦板表面方向的正应力
弦板的长度方向的正应力
止振板的长度均匀剪应力
焊缝根部的长度最大主应力
预热温度最小主应力
弦板的厚度美国焊接学会
止振板的厚度碳当量
热影响区高强度钢
近测量时将不会受到焊缝的括号被切断的影响,因此可以方便的测量残余应力分布。
尽管已经取得了一定的关于残余应力对低合金钢的影响的了解,但是对于分布在HSS薄壁连接处的残余应力的信息相对较少。特别是,以前的大部分研究主要集中在横向对接焊缝,而不是承载焊接接头的残余应力分布。目前的研究的主要是开展调查承载焊接HSS薄壁板到板的T和Y型接头中的残余应力分布。特别是,接头几何形状和在焊接过程中的预热温度对残余应力分布的影响的研