熔合線含裂紋焊接接頭斷裂性能及其工程安全評定方法研究.pdf

1、由于焊接結構存在材料及幾何上的不連續(xù)性,加之焊接本身是一個復雜的熱物理化學冶金過程,造成了焊接接頭在組織和力學性能上的不均勻性,對焊接結構的生產加工和實際應用造成很大困難,關于焊接接頭的斷裂分析和完整性評價成為目前缺陷評定方法研究的焦點問題。 針對熔合線上含Ⅰ+Ⅱ型復合型界面裂紋焊接接頭,本文采用彈塑性有限元數(shù)值計算方法,對熔合線含裂紋焊接接頭裂紋尖端等效應力應變場進行詳細計算,分析了接頭的等效應力應變場的分布規(guī)律,在此基礎上,

2、結合裂端的位移場,對熔合線含裂紋焊接接頭斷裂參量COD的表征特點及方式進行了討論,指出了COD參量及其分量DⅠ和DⅡ的復合和分解的途徑；與此同時,應用等效應力應變場的數(shù)值解結果,對與COD的分量DⅠ和DⅡ相關的復合角φ進行了討論。數(shù)值分析表明,裂紋尖端等效應力應變場、斷裂參量COD及其分量DⅠ和DⅡ和復合角φ不但與載荷水平有關,而且強烈依賴于材料組配和材料幾何參量,DⅠ分量在斷裂參量COD中起主導作用,并且塑性區(qū)發(fā)展方向與復合角存在相互

3、依賴關系。因此,在進行熔合線含裂紋焊接接頭的斷裂性能和完整性評價時,必須考慮這些力學不均勻性因素和幾何不均勻對其影響。 基于以上的計算和分析結果,參照EPRI均勻材料的缺陷評定方法,在不同載荷水平下,材料組配和材料幾何參量變化時,對估算公式中的系數(shù)進行了修正和數(shù)據(jù)處理,得到適合于熔合線含裂紋焊接接頭的斷裂參量COD和復合角φ的工程估算公式,通過工程估算結果與有限元結果進行比較,吻合較好,因此證實了工程估算公式是合理的,從而得到了