焊接接头塑性弯曲试验特性研究

发布时间：2020-07-18 21:58

【摘要】：焊接技术广泛应用于船舶及海工领域,焊接接头力学性能对海洋装备的可靠性起着重要作用,弯曲试验是评估焊接接头力学性能的重要手段。目前主要采用三点弯曲来检测同种材质焊接接头弯曲性能,对于不同弯曲方法下焊接接头弯曲性能的对比研究较少;而且对于异种材质焊接接头弯曲特性的研究存在很大空缺。本文从不同弯曲方法及不同弯曲条件对同种材质和异种材质焊接接头的弯曲特性展开研究,主要研究内容如下:(1)基于板材塑性弯曲理论推导出了理想状态下弯曲直径选择的理论公式,接着对同种材质焊接接头的两种弯曲试验方法进行了有限元模拟,得到了不同弯曲条件下焊接接头厚度方向及长度方向应变变化规律,长度方向应变均值与理论公式计算值偏差均在5%以内,进一步探讨了不同弯曲条件下应变峰值与弯曲伸长率间的关系并建立了修正后的弯曲直径计算公式;最后分析了船级社弯曲压头直径选择规范,该规范与修正后的三点弯曲条件下的弯曲直径计算结果更为接近,但可采用辊筒弯曲方法及更小的弯曲直径进行弯曲试验以获得更为准确的试验结果。(2)对异种材质焊接接头三点弯曲进行了有限元分析,焊接接头处出现滑移和折弯现象,表明三点弯曲不能有效评估异种材质焊接接头弯曲性能。另外,对夹持焊接板料不同端部,且动辊到板料的距离x值大小不同的情况做了多组辊筒弯曲有限元模拟,模拟结果表明,夹持软质材料端时焊接接头塑性变形较好,且弯曲效果与动辊到板料距离x无关;夹持硬质材料端弯曲时焊接接头与定辊之间出现较大间隙,且间隙大小随x值线性增大并与两种材质屈服强度差成正比,焊接接头不能均匀塑性变形。(3)研制了一种辊筒弯曲试验装置,主要包含动力传递及检测装置、弯曲装置和夹紧装置几个部分;该装置能够满足GB/T 2653-2008中辊筒弯曲的试验要求,可自由更换辊轮直径,弯曲精度为0.1°并达到1级实验力值,可有效评估焊接接头力学性能;同时对主要零部件做了受力分析和强度校核,校核结果满足设计要求。(4)在两种弯曲试验机上对ZG200-400和E36焊接接头做了不同条件下的弯曲实验。同种材质焊接接头在不同条件下的弯曲伸长率值与有限元分析结果偏差小于5%,厚度方向应变变化与有限元分析结果基本一致,验证了修正公式的正确性;异种材质焊接接头弯曲实验结果与有限元分析结果一致,表明夹软质材料辊筒弯曲能有效评估焊接接头力学性能,三点弯曲和夹硬质材料辊筒弯曲焊接接头会出现凸起和滑移现象。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG407

【参考文献】

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本文编号：2761483