裂纹位置对强度失配焊接接头极限载荷的影响

采用有限元方法对平面应变条件下含裂纹的强度失配焊接接头极限载荷进行了计算,研究了裂纹位于焊缝不同位置时对接头极限载荷的影响.结果表明,裂纹尺寸和焊缝宽度增大时,接头极限载荷接近均质焊缝的极限载荷,此时失配系数的影响很大;裂纹尺寸和焊缝宽度减小,不同失配系数接头的极限载荷逐渐趋于一致.当焊缝强度失配程度一定时,裂纹偏置量在裂纹尺寸较大且焊缝较宽时对接头极限载荷的影响较大,裂纹偏置量增大可使低匹配接头极限载荷提高,对高匹配接头则相反,随着裂纹尺寸和焊缝宽度的减小,裂纹偏置量对接头极限载荷的影响程度减弱.     

小冲杆测试材料屈服载荷的有限元分析

文章通过ABAQUS有限元分析软件模拟小冲杆试验过程,重点分析2.25Cr1Mo、16MnR、20#、1.25Cr0.5Mo4种材料的小冲杆屈服载荷。试验结果表明,有限元模拟得到的材料屈服载荷与常规拉伸试验所得出的屈服强度存在显著的线性关系,并具有相当高的相关系数。为最终通过小冲杆试验评价材料的屈服强度提供了一条新的思路。     

压力机电液载荷控制的建模与验证

在大吨位材料试验设备中,常常利用电液伺服控制系统对试验材料加载.压力传感器传来的信号值和指定值比较后将其偏差反馈给数字伺服阀,从而实现力闭环控制.电液伺服系统的性能不仅与进入液压缸的液流速度有关,而且与油液压缩性决定的系统刚度密切相关.因此特征参数的清晰化成为解决最优化载荷控制问题的关键.为了辨识该电液伺服系统,输入不同的阶跃信号激发系统的动态响应,通过阶跃大小与载荷响应之间的关系,确定系统模型和关键控制参数.电液伺服系统是一种压力随时间变化的一阶系统,通过对系统的验证,最终获得最佳控制参数,使载荷速率误差从以前的3%下降到0.2%.     

梁柱焊接接头在模拟地震循环载荷作用下的有限元分析

为了研究建筑钢结构梁柱焊接接头在地震作用下的弹塑性响应 ,提高焊接接头的抗震性能 ,采用大型有限元软件ANSYS对建筑钢结构中比较常见的H形梁柱焊接接头和“狗骨式”焊接接头在模拟地震循环载荷作用下进行了弹塑性有限元分析 ,得到了梁端加载点的载荷 -位移滞回曲线和节点焊接接头的等效应力分布。引入耗能系数作为焊接节点耗散地震能量的衡量指标 ,计算了不同形式的焊接节点在循环载荷作用下的耗能系数。分析结果表明 ,狗骨式焊接节点的抗震性能优于普通节点。     

循环加载时效对Al-Cu铸造材料组织和性能的影响

采用光学金相显微镜、扫描电镜、透射电镜、硬度测试、拉伸实验以及盲孔法测算残余应力等方法研究循环加载时效对Al-Cu铸造合金材料显微组织、力学性能及残余应力的影响。结果表明:淬火态Al-Cu铸造合金中存在较大的残余应力,在人工时效过程中可诱发θ′强化相的应力位向效应;而-40~80 MPa、83 Hz、40 min的循环加载处理可使峰值时效态Al-Cu铸造合金的残余应力降低到0.28σ0.2,其引起的微小塑性变形产生的大量位错组态诱发θ′相非均匀形核,提高了形核率,起到了细化析出相尺寸的作用,且抑制了θ′相析出的应力位向效应,从而提高了Al-Cu铸造合金材料的力学性能。     

计入热影响区的焊接接头极限载荷计算

针对许多结构完整性评定规范焊接接头难以得到准确的极限载荷问题,文中在理想的双材料模型基础上,通过考虑热影响区的影响,建立非匹配焊接接头"三材料"模型,利用有限元分析软件ABAQUS求解计入热影响区的非匹配焊接接头极限载荷值,再由回归分析法得到了非匹配焊接接头极限载荷的回归方程,并分析验证了回归方程的适用性、准确性.结果表明,非匹配焊接接头在相同匹配条件下,热影响区屈服强度决定了接头的极限载荷,该反映非匹配焊接接头力学性能及几何尺寸不均匀的回归方程适合计算非匹配焊接接头的极限载荷.     

半圆筋循环载荷作用下的板材变形特征研究

针对板材在半圆筋中的变形具有弯曲、卸载及反向弯曲的循环加载特征,采用基于Mises屈服条件的各向同性硬化模型,对板材通过半圆筋的变形过程进行了有限元数值模拟分析,获得了板材节点通过半圆筋时沿流动方向的应力应变时间历程关系曲线。分析结果显示,板材通过半圆筋时经历了两次弯曲、卸载与反向弯曲的循环塑性变形的过程,循环加载共计经历4个加载分支。循环加载曲线在不同加载分支的应力应变关系可以近似为线性硬化,随循环加载次数增加,反映不同加载分支硬化情况的切线模量降低,并且在二次反弯曲阶段基本上不硬化。     

管材自由胀形时极限载荷及成形极限的确定

基于轮廓形状为余弦曲线及轮廓上任一质点的运动轨迹与轮廓正交的假设及材料各向异性理论,建立直观的数学模型,并借助数值计算方法,快速、准确地确定薄壁管材无模约束自由液压胀形的成形载荷及成形极限。通过对不锈钢及低碳钢薄壁管的液压胀形实验来验证理论模型及计算结果的正确性,并分析及比较胀形中的成形载荷变化规律、管材壁厚及轮廓形状的变化规律。研究结果表明,自由胀形长度l0对于极限载荷pb值的大小有较大的影响,但对极限胀形系数Kmax影响较小;基于该模型计算的极限载荷(破坏时的液压力)及成形极限更加接近实际,可用于管材液压胀形的生产中。     

热轧SiMnCr双相钢循环软化——硬化的微观过程

本文研究了热轧双相钢循环软化—硬化的宏观和微观过程。结果表明:宏观的软化—硬化是铁素体和马氏体软化—硬化、位错组态和密度的微观变化的综合作用的结果。     

循环载荷下T型接头焊接残余应力的释放研究

利用数值模拟技术研究不同循环载荷下T型接头焊接残余应力的释放行为。采用有限元热-结构分析对T型接头的残余应力场进行模拟,与已发表文献的试验对比,验证数值模拟的正确性。基于焊接残余应力场,研究循环载荷下的残余应力释放行为。结果表明,残余应力的释放主要发生在第一次应力循环之后且与循环载荷的大小、应力比及方向有关。     

再结晶软化不充分对16MnR中板轧制负荷的影响

再结晶软化不充分不仅影响热轧中板变形时的轧制负荷参数的准确预报,而且对中板制品的尺寸精度和质量控制都至关重要。文章借助于理论分析与实验模型,在模拟16MnR中板热轧变形时奥氏体再结晶规律的基础上,研究再结晶软化不充分对轧制负荷的影响规律,结果表明,16MnR中板轧制变形时,各道次都为静态再结晶,且以部分静态再结晶为主;考虑再结晶软化不充分对轧制负荷的影响后,其预报值和实测值符合较好;对热轧中板轧制压力计算,对发生完全再结晶软化之后的道次适宜选用Sims式。     

循环载荷幅值对7075-T7451铝合金疲劳裂纹扩展行为的影响

在不同幅值循环载荷条件下对7075-T7451铝合金紧凑拉伸(CT)试样进行拉伸疲劳试验,对其疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅值ΔK进行了研究,并用扫描电子显微镜观测试样的断口形貌。结果表明：随着循环载荷幅值的增大,试样的疲劳寿命缩短,裂纹的扩展速率增大;试样宏观断口形貌的裂纹稳态扩展区域减小,而瞬时断裂区域增大。稳态扩展区主要以疲劳条带扩展机制为主,且疲劳条带间距随循环载荷幅值的增大而增大;瞬断区的断口形貌以韧窝断裂为主,韧窝尺寸随循环载荷幅值的增大而减小。     

Strength estimation of self-piercing rivets using lower bound limit load analysis

Abstract

This paper summarises the authors' work on strength and failure mode estimation of self-piercing rivets (SPRs) for automotive applications. First, the static cross tension strength of an SPR joint is estimated using a lower bound limit load based strength estimator. Failure mode associated with the predicted failure strength can also be identified. It is shown that the cross tension strength of an SPR joint depends on the material and gage combinations, rivet design, die design and riveting direction. The analytical rivet strength estimator is then validated by experimental rivet strength measurements and failure mode observations from nine SPR joint populations with various material and gage combinations. Next, the estimator is used to optimise rivet strength. Two illustrative examples are presented in which rivet strength is improved by changing rivet length and riveting direction from the original manufacturing parameters.