文档介绍：天津大学
博士学位论文
不锈钢与铝合金焊接接头疲劳评定的热点应力方法及局部法研
究
姓名:贾法勇
申请学位级别:博士
专业:材料加工工程
指导教师:霍立兴
20040601
中文摘要
本文用热点应力方法和局部法对双相不锈钢纵向角焊缝角接板焊接
接头和纵向侧平面角接板焊接接头〔、不锈钢环向角焊缝
角接管焊接接头铝合金纵向角焊缝角接板焊接接头和纵向侧平
面角接板焊接接头进行了疲劳评定研究,对不锈钢拉伸承载十
字角焊缝焊接接头进行了局部法评定研究。
研究发现,型接头、型接头和型接头,其热点应力疲劳强度可用一
条曲线表示,型接头和型接头也是如此,而名义应力疲劳强度只能根
据接头型式的不同分别用不同的曲线表示,说明用热点应力进行疲劳评定能
够减少焊接接头按疲劳强度划分的级别,比用名义应力进行疲劳评定具有一定的
优越性型和型接头的热点应力集中系数为型和型接头的热点
应力集中系数为型接头的热点应力集中系数为,说明热点应力集中系数
主要取决于焊接接头的型式,与材料的屈服强度关系不大对这五种接头试验数
据直接拟合得到的曲线斜率分别为和护
次循环时的名义应力疲劳强度分别为
和,热点应力疲劳强度分别为
和,均高于国际焊接学会推荐的及相应的疲劳强度,说明使
用具有较高的安全系数如果按照处理,双相不锈钢的疲劳强
度和结构钢的疲劳强度基本没有差别,说明其高的静载强度级别对疲劳强度设计
级别没有明显的影响。
研究工作证明,法国焊接研究所提出的局部法材料常数户
基本适合双相不锈钢和不锈钢焊接接头,但不适合铝合金焊接接头对材料常数
修正为和修正后局部法基本适用于铝合金焊接接头的疲劳评定
研究中首次把热点应力和局部法结合起来,提出了用热点应力表征的局部法材
料常数钢焊接接头少铝合金焊接接头,并
通过对试验用焊接接头的疲劳评定,证明了用热点应力表征的局部法可以在钢制
焊接接头和铝合金焊接接头疲劳评定中进行推广应用。
用三维移动热源根据实际焊接顺序和速度模拟焊接接头的残余应力,分析了
接头焊趾附近残余应力的分布。用应变片测量和有限元计算热点应力,发现网格
尺寸对热点应力计算结果的影响较为复杂,外推公式对热点应力的影响较小。
关键词热点应力局部法不锈钢双相不锈钢铝合金
焊接接头疲劳评定残余应力有限元
勿
户
户
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究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人己经发表或
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学位论文作者签名黄签字日期、年湘
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学位论文“者签“导师签名
签字日期年去月法日签字日期砂月了日
天津大学博士学位论文
第一章绪论
选题背景
疲劳断裂是焊接金属结构失效的一种主要形式,它发生在承受交变或波动应
变的构件中,一般说来对应于破坏时的最大应力要低于材料的抗拉强度,甚至低
于材料的屈服点,因此断裂往往是无明显塑性变形的低应力断裂。据资料统计,
由疲劳裂纹引起的焊接结构失效断裂事故占总断裂事故的以上,约有
的机械结构的破坏属于疲劳破坏
工程技术人员对疲劳问题的试验和研究已经经历了一个多世纪
有记载的最早的疲劳试验是德国人艾伯特于年进行的。年法
国人彭赛列在他的著作中首次使用了“疲劳”这个名词。年,苏格兰人
兰金讨论了机车车轴的破坏,认为是由于运行过程中金属性能逐渐变坏所
致。第一次对疲劳强度进行系统试验的是德国人沃勒,他首次提出了曲线
及疲劳极限的概念,为常规疲劳强度设计奠定了基础。年包辛格发现了“循
环软化”现象,是首先研究循环一, 应变关系的人。年,格伯作出了疲劳
极限图即格伯抛物线年,英国人古德曼对疲劳极限图提出了简化设计,
至今仍在常规疲劳设计中应用
直到十九世纪末,人们对疲劳破坏的机理还缺乏正确的认识。年,
尤因和汉弗莱把疲劳破坏与滑移联系了起来,对了解疲劳机理迈出了一大
步。年,英国人高夫在伦敦出版了一本金属疲劳的书,并