疲劳载荷作用下高强钢焊接接头残余应力重分布的研究

发布时间：2020-04-17 22:05

【摘要】：残余应力对焊接结构疲劳性能的影响严重,且在疲劳过程中经常发生应力松弛及重分布现象。本文以具有缓冲层的高强钢焊接接头为对象,研究了疲劳载荷作用下焊接残余应力重分布以及对疲劳裂纹扩展性能的影响,主要研究内容如下所述:(1)通过疲劳载荷作用下焊接接头试样裂纹尖端受力分析,根据扩展紧凑试样(E-CT试样)应力强度因子计算公式,结合线弹性断裂力学相关理论建立了疲劳裂纹扩展过程中裂尖残余应力“真值”的数学模型。基于上述理论,研究了三组不同焊接接头试样母材区的残余应力重分布规律,并与X-射线衍射试验及有限元仿真获得的残余应力初始分布结果进行了对比分析,合理解释了焊接残余应力随疲劳循环周次增加及裂纹长度变化的释放规律。(2)通过对比三组不同焊接接头试样退火前后的微观硬度、金相组织以及Paris曲线。发现焊接接头在600℃下,保温4小时后的微观硬度和金相组织等力学性能基本无变化,焊接残余应力基本消除,进一步研究了三组不同焊接接头试样的热影响区以及熔合区的残余应力重分布规律。(3)研究结果表明残余应力在裂纹进入稳定扩展阶段不再松弛,三组试样具有相同的松弛稳定点,初始焊接残余应力的大小影响松弛量的大小。NO BL和10 mm BL接头试样母材区的残余压应力随裂纹扩展不断增大的原因是由于拉压应力平衡的结果,压应力宽度减小时,为达到新的平衡其幅值会逐渐增大。4 mm BL接头试样没有出现这种现象,是因为4 mm BL接头试样的初始焊接残余拉应力主要是靠焊缝区的压应力与之平衡。重分布后的拉压应力转变点发生改变,初始应力较大时,转变点滞后,并且初始应力越大,转变点滞后程度越高;初始应力较小时,转变点提前。
【图文】：

纹尖端各点的应力。对于裂纹尖端前任一点 P ( , 232222322321222321223212223212sincoscosKsincoscos)cos(sinsinKcos(sinsin)cos(sinsinKcos(sinsin)IyII坐标，由它俩可以确定P点相对于裂纹尖端的位P点在x、 y 、z 方向上拉应力分量；xy 是剪切

图 2.3 疲劳裂纹扩展过程的三个阶段 K曲线一般划分为三个阶段：低速扩展阶段Ⅰ、中速扩展在Ⅰ阶段有一个裂纹扩展门槛值th K，并对应一条竖直地渐th K，当th K K时，裂纹不会扩展。III 阶段有一个断边界线c K K，当 K接近c K 时试样即将断开。由于Ⅲ且对试样的疲劳裂纹扩展寿命影响较小，所以在描述裂纹扩Ⅰ、Ⅱ阶段的裂纹扩展速率。扩展模型型0 年代，Paris[44]提出应力强度因子是控制疲劳裂纹扩展的基
【学位授予单位】：长安大学
【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：2631354