Calculation of the Strengths of Jointswith Fillet Welds in Welded Structure

In the paper, the finite element method (FEM) , engineering calculationmethod (ECM) and empirical fromular method (EFM) were used to calculatethe strengths of fillet joints in an Al-alloy vehicle. The results obtained withdifferent calculation methods were analysed, and then each method wasreviewed and assessed. FEM is accurate, but complicated, and its results haveno strength reserve; ECM and EFM are simple and convenient, butconservative.

焊接方钢管T型节点的初始刚度分析

节点的初始转动刚度对构件之间的内力分布影响显著,然而现有计算角焊缝焊接方钢管T型节点初始转动刚度的组件法并未考虑角焊缝的影响,造成对初始转动刚度的低估。本文基于原始组件法,提出修正组件法来计算该类节点的初始转动刚度,重点考虑角焊缝尺寸的影响,并将修正组件法与原始组件法和试验进行对比以验证其可靠性。结果表明:本研究提出的修正组件法计算得到的节点初始转动刚度与试验中节点初始转动刚度之比的平均值为0.997,协方差为0.013;对于原始组件法,节点初始转动刚度的计算值与试验值之比的平均值为0.679,协方差为0.016。本文提出的修正组件法比较精确,且与原始组件法相比具有更佳的预测性能。

An exPerimental study of effect of solder joint geometry on thermal cycle life in SMT

The geometry of solder joint in SMT is one of the important factors whichdetermine the solder joint reliability. In this study, a type of solder joint specimen has beendesigned and is subjected to thermal cycling to failure between -55 ℃ to +125 ℃ with a 36℃/min heating and cooling rate and 10 min temperature holding times. The solder jointgeometry is castellated and controlled with different solder fillet shape and stand off height.A statistical analysis of the scattered thermal cycle lives of solder joints by two parameterWeibull's probability density function has been carried out in this paper. The experimentalresults show that the more reliable solder joint geometry has flat or slight convex solderfillet with a stand off height larger than 0.1 mm. The results may be the recommendedguideline to design optimal solder joint geometry.

锪窝圆角半径对CFRP/Al机械连接结构力学性能影响

碳纤维增强复合材料(CFRP)和铝合金(Al)因其优异的机械/物理性能,广泛应用于新一代商用飞机.CFRP/Al沉头螺栓连接结构是重要的连接形式,其中锪窝圆角半径影响了机械连接性能.研究中设计制造不同锪窝圆角的钻锪一体刀具对锪窝圆角尺寸进行控制,并采用基于复合材料渐进损伤模型的有限元仿真方法对不同锪窝圆角半径连接结构力学性能进行仿真和试验研究,分析了CFRP/Al叠层机械连接失效机理.结果表明,利用钻锪一体锪窝钻头可以有效控制锪窝圆角;锪窝位于CFRP层相比于位于铝合金层有着更大的极限强度;CFRP和铝合金材料均在锪窝圆角半径为1.0 mm时具有最大的极限载荷,即锪窝圆角略大于螺栓圆角有利于获得更好的机械连接性能.

轨道交通车辆用5083铝合金单边角接接头的疲劳性能研究

针对轨道交通车辆常用4 mm厚5083铝合金板材单边角接焊接接头展开疲劳性能研究,求得其单边角接焊接接头的S-N曲线及条件疲劳极限。采用金相显微镜、扫描电镜观察接头微观组织和疲劳断口,分析了其疲劳断裂机理。研究结果表明,5083铝合金角焊缝焊接接头微观组织均匀,无微裂纹。焊缝中心硬度最低,硬度值随焊缝中心距离增大而增大,到达母材后硬度值趋于稳定;单边角接接头立板与底板间的抗拉强度仅为110 MPa,远低于母材的324.5 MPa;在加载107条件下,中值疲劳极限为7.33 MPa,仅为母材强度的2.25%,说明沿立板方向承受交变载荷时疲劳性能较差;疲劳裂纹萌生于焊缝根部,由于焊缝内部存在气孔等缺陷,导致疲劳断口存在多个裂纹源。综上,设计5083铝合金单边角接接头时,立板不应承受交变载荷。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。

单道角焊缝焊接工艺的试验研究

核岛安装现场涉及角焊缝焊接的工作量非常大,角焊缝焊接工艺评定的完成是保证现场角焊缝焊接进度及质量的关键性因素。主要针对现场工艺评定过程中单道角焊缝屡次存在的未焊透缺陷,从人、机、料、法、环五个方面分析讨论,并制定相应纠正措施进行试验验证,提高角焊缝焊接宏观腐蚀试验合格率,以保证现场角焊缝焊接工作的顺利进行。

胶瘤对单搭接胶接接头强度的影响

阐述了胶瘤所引起的金属单搭接胶接接头端头效应及其应力特性 ,采用三角形断面的金属楔块模拟了胶瘤对单搭接胶接接头承载能力的影响 实验结果表明 ,胶瘤或楔块的存在使单搭接接头的端头应力集中程度相对下降 。

胶粘剂弹性模量对铝合金单搭接接头应力应变分布的影响

利用弹塑性有限元法研究胶粘剂的弹性模量对单搭接接头应力应变分布的影响。结果表明,随着弹性模量的增加,接头的应力峰值逐渐增大,并由胶层向胶瘤转移,其刚度越大,应变越小。低弹性模量胶粘剂的接头,载荷主要由胶层承担,胶层受力很均匀,而胶瘤的作用很小,胶瘤并没有很大地降低胶层中的应力峰值。高弹性模量胶粘剂的接头,胶瘤的作用很大,承担了很大一部分载荷,而胶层中部受力很不均匀。

高温后正面角焊缝抗拉剪切强度的试验

为了研究高温后正面角焊缝抗拉剪切强度变化规律,对双盖板角焊缝试件加热至不同高温,再采用自然冷却和喷水冷却两种方式冷却到常温,然后进行拉伸试验.试验表明,经历高温不超过500℃的试件冷却后破坏方式为中间钢板母材拉断.经历高温超过500℃后冷却的试件都在角焊缝焊喉处脆性断裂;经高温冷却后正面角焊缝抗拉剪切强度受所经历最高温度值、冷却方式影响较大,900℃以内最大降低10%.根据试验结果,建立了高温后正面角焊缝抗拉剪切强度计算公式.结果可供火灾后钢结构损伤评估和加固分析时参考.

FV520B不锈钢角焊缝接头的组织和断裂机理

通过对焊接接头疲劳断口的观察研究,讨论了控制接头疲劳失效的疲劳机理。实验研究了焊接接头的母材、焊缝及热影响区的微观组织形态。结果发现:母材组织为细小均匀的板条马氏体及弥散分布的第二相粒子,而焊缝区为粗大的板条马氏体及少量的第二相颗粒。组织特征的区别证明母材综合力学性能优于焊缝。

胶瘤弹性模量对铝单搭接接头应力分布的影响

利用弹塑性有限元法,研究四种不同弹性模量的胶粘剂(丙烯酸酯胶、聚氨基甲酸乙酯胶、环氧树脂胶和酚醛树脂胶粘剂等)形成的胶瘤对铝合金单搭接接头应力分布的影响。结果表明,当胶瘤采用不同于胶层的胶粘剂时,随着胶瘤弹性模量的减小,在胶层与胶瘤的连接处胶层中应力峰值显著提高,且均高于由单一胶所形成接头的应力峰值。对被粘物中紧邻界面层中的应力分布而言,峰值应力出现在胶瘤与胶层的连接处及靠近搭接区两端部处。随着胶瘤弹性模量的增加,靠近被粘物承载端的区域的应力越大,而自由端的应力越小,且靠近承载端的区域的应力峰值由胶瘤与胶层的连接处向承载端一侧转移,因而采用弹性模量低的胶粘剂形成胶瘤对接头的承载不利。

T型角接头焊接热源模型研究

基于有限元软件ANSYS建立了T型角接头的三维热分析模型,阐述高斯热源模型、双椭球热源模型、均匀热源模型以及两种组合热源模型的分布函数形式,并应用各热源模型结合生死单元技术对T型接头焊接过程进行数值模拟,得到不同热源模型下的焊接动态温度场。通过对数值模拟结果的分析对比表明:高斯热源及高斯-双椭球组合热源模型的模拟熔池尺寸大小有限,使得焊缝不能达到完全熔化;双椭球热源、均匀热源模型及高斯-均匀组合热源模型能较真实地模拟焊缝熔合区的形状及温度场分布,其中应用均匀热源模型可达到更为满意的结果。

栓焊钢桥3种典型细节的疲劳损伤试验

为了研究搭接节点、不承载角焊缝节点、摩擦型高强螺栓连接节点这3种典型栓焊钢桥细节的疲劳损伤演化规律,采用MTS疲劳试验机和正弦波加载的方法研究了这3种细节的损伤程度与循环比之间的关系,共进行了4个单面盖板搭接节点、2个不承载角焊缝节点和2个摩擦型高强螺栓连接节点的疲劳试验,建立了这3种典型细节基于Chaboche疲劳损伤模型的损伤演化方程:单面盖板搭接节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.1970]0.1779;不承载角焊缝节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.01606]0.01858;摩擦型高强螺栓连接节点细节:D=1-[1-(n/Nf)0.01147]0.02153,可用于栓焊钢桥的疲劳寿命预测.

整体节点角焊缝疲劳性能分析及寿命评估

整体节点由于存在大量焊缝,在往复荷载作用下,往往会引起疲劳问题。目前,对整体节点疲劳性能的研究仅限于某一特定工程的验证性试验,缺乏系统性的疲劳寿命评估方法的研究。详细介绍了热点应力法、有效缺口应力法和局部应变法的分析过程和适用范围,并结合一种简化焊接试件的疲劳试验,分别采用这几种方法对整体节点的疲劳寿命进行了分析。在此基础上,将分析结果与试验数据、相关规范进行对比,发现热点应力法和有效缺口应力法均能在一定程度上预测疲劳寿命的变化趋势,二者计算结果相似,但对实际工程偏危险,局部应力应变法能提供较理想的疲劳寿命预测。

正面角焊缝接头的静力强度与尺寸设计研究

为提高现代薄板焊接结构中角焊缝的尺寸设计精度,首先分析了传统角焊缝剪切强度计算公式的不足,在对正面角焊缝受力状态进行详细分析的基础上,给出了正确反映焊缝内部应力状态的新的焊缝剪切强度计算公式。然后分别基于焊缝承载能力和等强度准则,推导了载荷已知和载荷未知条件下的正面角焊缝尺寸设计计算公式。最后结合试验数据对正面角焊缝接头与焊脚尺寸之间的关系进行了分析,结果表明合适的焊脚尺寸和焊接工艺可以使接头达到母材强度,而过大的焊脚尺寸和焊接热输入不但会引起严重的焊接变形,也会导致接头静力强度的降低。

基于惰性气体钨极保护焊受电弓用6082铝合金角接接头开裂分析

受电弓在组装时发现下臂主轴与吊耳所组成的角接接头近焊缝区出现表面裂纹,结合焊接结构和实际工艺,通过材料理化性能试验、T型接头裂纹敏感性分析、焊接接头裂纹断面宏观和微观检查,对裂纹产生的原因及机理进行了分析。结果表明:受电弓下臂主轴与吊耳的焊接接头近焊缝区开裂是由于热输入过大而引起的液化裂纹,而吊耳装配时的锤击导致该液化裂纹进一步扩展,形成了沿焊趾的开裂。最后提出了预防裂纹的措施,保证了产品的焊接质量。

角接头激光无填充焊接成形试验研究

多边形异形管被广泛应用在航空等领域,为解决其角接头无填充焊接问题,分析了激光热源角接头形式,控制能量输入得到完全熔透模式。采用焊件背面辅以支撑以及先点焊后缝焊的方法,实现多边形异形管激光无填充焊接。试验得到连接质量满足技术要求的三边形、五边形和六边形异形管。角接头激光无填充焊接方法,为角接头焊接和异形管的成形提供理论基础和试验依据。

新型红外焊缝位置检测系统的研制

介绍了一种红外焊缝位置检测系统。可以实现焊缝位置的远距离检测。

T型焊接结构的角变形控制(英文)

T型焊接在船舶结构中的应用是非常广泛的。T型接头附近局部的加热及冷却使被焊结构产生残余应力及角变形。目前在船厂精度控制中,通常采用构件焊接后对某些部位进行火工校正的方法来控制残余角变形。论文提供了另外一种有效控制结构残余角变形的方法:对结构焊前施加弹性的反向角变形。文中首先利用热弹塑性有限元来模拟未施加反变形的结构的焊接过程,以估算残余角变形;然后模拟施加了弹性反变形的结构的焊接过程,并计算此时结构的残余角变形,以最终确定构件所需要的弹性反向角变形值。施加了弹性反向角变形的构件在焊接后无需进行火工校正。