钛合金焊缝与母材缺口试样疲劳对比试验研究

对TC2钛合金焊缝与母材缺口试样进行疲劳对比试验,并观察全部疲劳断口,分析疲劳断裂的起因.结果表明,焊缝缺口试样与母材缺口试样的疲劳寿命相比没有显著差异,在99%可靠度前提下,焊缝缺口试样的安全寿命是母材缺口试样安全寿命的91%.焊缝及母材缺口试样的疲劳断裂均起源于缺口根部表面滑移带.     

汽车座椅骨架焊缝的疲劳寿命预估方法研究

针对座椅骨架的疲劳强度进行分析,尤其是骨架中焊缝的疲劳方法进行研究分析;首先建立座椅骨架及焊缝的有限元模型,分别基于Hypermesh软件,使用Block Lanczos法进行了计算模态分析,基于LMS Test.lab软件,使用锤击法进行了试验模态分析,对有限元模型进行校验,并确定了焊缝的材料属性;对校验后的有限元模型进行静力分析得出结构强度薄弱的位置,尤其是危险焊缝的位置;进而基于Ncode软件采用Miner损伤法则,在针对特定焊缝类型进行应力修正,计算出其疲劳寿命;根据企业的疲劳试验结果,对该方法进行验证分析,结果表明此疲劳计算方法对座椅骨架焊缝的寿命预估准确有效,为分析和改善该类座椅骨架的焊接寿命奠定了基础,为此类结构的设计与优化提供了参考.     

2195铝锂合金火箭贮箱焊接接头强度分析

为确定火箭贮箱搅拌摩擦焊(FSW)焊接接头疲劳寿命,完成对贮箱结构的疲劳分析,对2195铝锂合金母材标准试件与搅拌摩擦焊焊接接头标准试验件进行静力试验与常幅疲劳试验,得出母材与FSW焊接接头的拉伸强度等力学性能参数,同时绘制其S-N曲线。在试验数据基础上,应用ABAQUS软件对贮箱进行静力分析,联合NCODE软件估算贮箱模型在给定工况载荷下的疲劳寿命。结果表明：应力最严重位置为筒段焊缝处,最先破坏位置发生在筒段横竖焊缝交接处。在疲劳寿命分析的基础上应用ABAQUS-FRANC3D软件联合仿真,在焊缝破坏位置处插入角裂纹,模拟三维裂纹扩展,当裂纹扩展为穿透裂纹时,计算终止。计算了三维表面裂纹的应力强度因子和裂纹扩展寿命,为贮箱损伤容限提供了评估思路。     

25Cr2Ni2MoV钢焊接接头的超高周疲劳特性

对25Cr2Ni2MoV钢焊接接头开展常温拉压条件下的超高周疲劳试验,并对失效试样进行断口分析,研究焊接接头的疲劳失效机理。结果表明,疲劳寿命曲线呈现阶梯状:在高应力短寿命区,疲劳断裂发生在试样母材区较多,多为表面或次表面夹杂物裂纹萌生;在低应力长寿命区,疲劳断裂发生在试样焊缝区较多,多为内部气孔裂纹萌生。断口分析发现:缺陷(裂纹源)尺寸较小或者越靠近试样内部,疲劳寿命越长,且较小缺陷同内部较大缺陷具有相似的裂纹萌生潜力。通过有限元模拟疲劳试样内部微缺陷处的应力分布得出,焊缝区气孔和夹杂物周围的应力集中程度大于母材区夹杂物。结合断口分析发现,母材区弥散分布的粒状颗粒夹杂物数量较多,并且聚集起来会形成更大的缺陷,相比焊缝区夹杂物更容易萌生疲劳裂纹。     

2524-T3铝合金搅拌摩擦焊对接接头的疲劳性能

对2524-T3铝合金母材及三种尺寸搅拌摩擦焊(FSW)对接接头的疲劳性能进行了研究,获得了各试样的S-N曲线并进行了分析。结果表明:在疲劳寿命为1×105周时,小厚度、短焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为母材的80.8%,大厚度FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的80.3%,大焊缝FSW对接接头的疲劳强度约为小厚度、短焊缝FSW对接接头的79.9%。     

15CrMoR焊缝区及母材区低周疲劳寿命预测

制作了焦炭塔用材15Cr MoR的对接试件,对其母材区及焊缝区金属进行了不同温度的单轴拉伸试验与全寿命单轴棘轮效应试验。利用OW-II随动强化模型对材料的棘轮效应进行预测,模型能较好地预测材料稳定段的棘轮应变率。通过单轴拉伸试验数据得出预测低周疲劳寿命的基本参数,选用考虑棘轮效应的MSRS模型对母材区焊缝区材料疲劳寿命进行预测,预测结果均在2倍误差带以内,而且预测结果均匀分布在45°精确线两侧。利用OW-II随动强化模型在相同工况下预测出的母材区焊缝区稳定段棘轮应变率,应变幅值,带入MSRS模型,预测结果表明母材区疲劳寿命明显低于焊缝区,稳定段棘轮应变率母材区明显高于焊缝区。     

农用运输车驱动桥壳疲劳寿命分布预测

运用有限元法和疲劳损伤理论对某农用运输车驱动桥壳进行疲劳寿命计算,得到桥壳在试验条件下疲劳寿命分布.在疲劳寿命分析时,采用临界平面准则;主减速器后盖处的焊缝对整体疲劳寿命有很大影响,计算时采用标准BS5400规定的算法.分析结果表明,桥壳疲劳破坏集中在焊缝部位,与试验结果比较吻合.因此这种基于有限元分析的疲劳寿命预测方法是可行的,能够降低设计成本,缩短设计周期.     

304H板材焊接接头蠕变疲劳失效分析

通过具有保持时间的高温蠕变疲劳试验研究了不锈钢304H材料在相同条件下母材、焊接过程中超声波消应力以及不消应力的失效行为,并对失效后断口宏微观形貌进行分析。结果表明,断裂位置均发生在距离焊缝一定距离的母材上,失效寿命基本一致,焊接时超声波消应力处理不能提高蠕变疲劳寿命,加载过程中循环应力应变不稳定、不封闭且向右推移,从而造成材料延性耗竭而断裂,失效断口为穿晶韧窝断裂。     

单元大小对货车车体强度及疲劳有限元分析结果影响研究

对C70敞车车体进行三维几何建模,然后分别使用边长为20 mm和30 mm的壳单元对其进行有限元划分,最后基于铁路相关规范分析计算不同单元大小的敞车车体强度,根据IIW标准对敞车车体进行疲劳寿命评估。计算结果显示,在同种工况下,单元大小的改变对车体强度的计算结果影响较小,对疲劳寿命的计算结果影响较大,即车体强度的计算结果对单元大小不敏感,疲劳寿命的计算结果对单元大小敏感。在使用IIW标准计算疲劳寿命时,为了避免单元大小敏感特性,需要在焊缝处进行单元节点细化,保证疲劳寿命计算结果的稳定性。     

工字梁主焊缝损伤分析与加固处理

桥式起重机采用工字形截面作为主粱，使用多年后该结构形式的主梁上翼缘板和腹板连接的主焊缝及母材多处产生裂纹甚至发生主梁断裂事故。对这种结构的受力特征进行分析，以实测数据对主梁剩余疲劳寿命进行计算，根据分析结果确定整改措施并实施。     

起重吊梁的设计分析

吊梁是大型设备吊装的专用吊具，结构形式多种多样，本文通过对吊梁的结构强度、刚度和结构稳定性进行分析，完成吊梁的结构设计。找到解决起重吊梁强度、刚度、稳定性及经济性的有机结合，确保吊梁的安全使用。     

TC2钛合金焊缝与母材性能对比试验研究

对TC2钛合金焊接接头进行硬度测试以及拉伸、疲劳对比试验，并观察全部疲劳断口，分析焊接接头光滑试样的疲劳性能与影响因素。结果表明，焊缝区的硬度最高，约高于母材50HV，塑性较差，焊缝中的微观焊接缺陷是不可避免的，是影响焊接接头疲劳寿命的主要因素；热影响区的硬度较低，塑性较好，其拉伸强度是焊接接头部位的最薄弱区，但却有较好的疲劳性能。在99％可靠度的前提下，焊接接头的疲劳寿命约为母材寿命的46％。     

基于子模型技术的转向架构架疲劳寿命预测

以CRH380B型动车组转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 615-4加载标准计算了构架的整体静强度,并对局部应力进行了分析,找到了平均应力及应力幅较大部位。为更精确的估算关键焊缝的疲劳寿命,采用了子模型技术。在验证子模型可靠的基础上,运用Fe-safe软件中基于等效结构应力法的Verity模块估算了焊缝的疲劳寿命。分析结果表明,该构架的强度符合标准UIC 615-4的要求,焊缝的疲劳寿命也满足设计要求。     

堆垛机柱脚焊接接头疲劳寿命分析及优化

为了探究工作条件下堆垛机柱脚焊接接头的疲劳寿命问题,对堆垛机柱脚焊接接头进行了动载荷作用下的疲劳寿命分析,并对影响疲劳危险焊缝疲劳强度的相关尺寸进行了优化。首先,建立了含柱脚焊缝的堆垛机柱脚有限元模型,并使用典型受力模式下的静力学分析与焊线处结构应力分析,确定了柱脚危险焊缝位置;然后,建立了含柱脚危险焊缝的堆垛机有限元模型,采用动力学分析得到了动载荷作用下危险焊缝的疲劳载荷谱,并采用结构应力法求解得到了动载荷作用下的危险焊缝疲劳寿命;最后,针对危险焊缝疲劳强度较低的情况,使用响应面优化法对影响柱脚环形焊缝疲劳强度的尺寸进行了优化。研究结果表明：柱脚环形焊缝为柱脚疲劳危险焊缝;在极端工况下,堆垛机危险焊缝疲劳寿命为27.14 y,可以满足堆垛机设计使用年限;优化后的危险焊缝结构应力较优化前降低了15%,危险焊缝疲劳强度得到了较大提高。     

大型重载螺纹疲劳寿命与结构优化设计试验

以集装箱吊具旋锁为研究对象,研究大型重载螺纹在交变载荷作用下的疲劳寿命。通过真实工况的疲劳试验,测试了吊具旋锁的使用寿命。基于有限元模型计算旋锁应力,再根据S-N疲劳寿命估算方法计算旋锁的理论寿命,建立一套准确可靠的疲劳评估模型。根据该寿命评估模型,优化设计旋锁结构,提高旋锁的使用寿命。     

大型重载螺纹疲劳寿命与结构优化

以集装箱吊具旋锁为研究对象,研究大型重载螺纹在交变载荷作用下的疲劳寿命。通过真实工况的疲劳试验,测试了吊具旋锁的使用寿命。基于有限元模型计算旋锁应力,再根据S-N疲劳寿命估算方法,计算旋锁的理论寿命,建立一套准确可靠的疲劳评估模型。根据寿命评估模型,优化设计旋锁结构,提高旋锁的使用寿命。     

舱段翻转吊具的设计及分析

通过对现阶段某型号产品舱段的起吊翻转方法进行分析研究,设计出一套结构简单、轻便、易拆装、使用方便的单梁起吊翻转吊具,经过有限元分析计算,验证了该结构的安全性和可靠性。且针对不同的舱段,可以设计不同尺寸的转接板、转接梁、吊梁来满足其起吊翻转要求,对于同类吊具的设计具有参考和指导意义。     

等效结构应力法在塔机关键焊缝疲劳强度研究中的应用

建立了包含焊缝细节的塔式起重机标准节主弦杆与连接螺栓套的计算模型,基于等效结构应力法对连接焊缝进行虚拟疲劳分析,得到了连接焊缝处的疲劳寿命分布和危险点的寿命.同时,利用INSTRON电液伺服系统开展台架疲劳试验研究.研究结果表明:等效结构应力法能够较好地预测和评定主弦杆与连接螺栓套处焊缝的疲劳强度.据此提出了标准节抗疲劳设计的思路与措施.     

基于Verity方法的起重机箱型主梁疲劳寿命分析

以某型号桥式起重机主梁为研究对象,对其进行应力分析并建立关键位置处包含焊缝细节的子结构。以T型焊接接头为例,通过有限元分析与试验对比的方式验证了Verity方法的网格不敏感性。采用Verity方法计算了主梁主要焊缝的等效结构应力,进而对主梁的疲劳寿命进行了分析。结果表明该起重机主梁结构的静强度和刚度都符合设计要求,主要焊缝具有很好的抗疲劳性能,符合设计要求,但比较而言下翼缘板与腹板连接处焊缝较易产生疲劳破坏。     

振动环境下焊缝疲劳寿命的预测及分析

根据名义应力法,对某结构焊缝在振动环境下的疲劳寿命进行了预测,并对影响焊缝疲劳寿命的因素进行了分析。使用振动台模拟真实振动工况环境,并得到对接焊缝不同焊点在此模拟振动环境下的应力—时间曲线。首先,应用雨流计数法得到各级应力的循环次数;然后,以BS7608标准中提供的焊缝S-N曲线为依据求得各级应力下焊缝的疲劳寿命;最后,根据Miner线性累积损伤理论预测各焊点的疲劳寿命并分析影响焊缝疲劳寿命的主要因素。分析结果表明:焊缝的存在降低了构件的疲劳寿命,且焊缝焊点的位值及余高的存在影响了焊缝的疲劳寿命。此分析结果与工程实际中对接焊缝的断裂情况相吻合,证明了此焊缝疲劳寿命预测方法的正确性。