考虑短裂纹的焊接结构裂纹行为仿真研究

发布时间：2024-06-12 05:42

　　焊接结构连接性能优良,制造工艺简便,在工程领域中得到广泛应用。长期服役在循环载荷作用下,焊接结构的焊缝部分,尤其是焊趾和焊根局部,常常由于应力集中而导致疲劳失效。针对当前重大装备钢结构的焊接质量普遍提高的现状,焊缝焊趾处的初始缺陷不再被视为宏观长裂纹,因此目前的研究重点主要集中在焊趾短裂纹的早期行为方面。本文以十字焊接接头为研究对象,考虑短裂纹早期行为,基于扩展有限单元法(XFEM),开展了焊接结构短裂纹萌生和扩展的仿真研究。主要工作如下:(1)以十字焊接接头为研究对象,基于XFEM技术,研究了焊接结构裂纹萌生位置及其影响因素,针对焊缝几何以及材料属性,建立了三种焊缝形态和四种焊趾倒角的有限元模型,并分别设置了两种材料属性,分析了上述参量对焊接结构裂纹萌生位置的影响规律。(2)基于XFEM技术,计算了不同初始短裂纹长度下裂纹附近区域应变分布和裂纹尖端应力强度因子;结合不同的初始短裂纹插入方向,研究了初始短裂纹长度和角度对裂纹扩展路径的影响规律;采用一种考虑短裂纹行为的疲劳寿命模型,分析了短裂纹阶段对焊接结构整体疲劳寿命的占比。(3)考虑材料的微观结构特征,基于泰森多边形方法建立了晶粒的...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1本研究的结构框架

图2.1疲劳裂纹萌生过程示意图

为研究焊接结构裂纹的萌生位置，本章采用ABAQUS软件，建立三种不同焊缝的模型，每种焊缝再建立四种不同焊趾倒角的有限元模型，材料属性分别设置为塑性和弹塑性。基于XFEM技术，在不设置初始裂纹的情况下对模型进行裂纹萌生的仿真研究。2.1焊接结构的裂纹萌生机理焊接结构萌生的....

图2.2水平集函数示意图

图2.2水平集函数示意图断，如图2.2所示。裂纹面Γ在求解的数f不能单独的表示出裂纹两边边界解释裂纹两边的边界。如果我们已经时和该边界相匹配的水平集函数gi可=()式看得出来：当gi=0时，认为路过裂度vi具有九十度的夹角....

图2.3十字焊接接头试件结构示意图

武汉科技大学硕士论文仿真实例仿真对象描述为了研究焊接结构的裂纹萌生行为，本文以实验室十字焊接接头为研的几何构造如图2.3所示。一般情况下，十字焊接接头的裂纹都在焊萌生，故实验室在利用十字焊接接头做疲劳试验时，为了确定裂纹的于观察，十字焊接接头只制备了一条焊缝，且焊缝角度α....

本文编号：3993309