Fatigue life evaluation of girth butt weld within welded cast steel joints based on the extrapolation notch stress method

The fatigue life evaluation of the girth butt weld within the welded cast steel joint was studied based on the extrapolation notch stress method.Firstly,the mesh sensitivity of the finite element model of the welded cast steel joint was analyzed to determine the optimal mesh size.Based on the stress field analysis of the finite element model of the welded cast steel joint at the weld toe and weld root,the sharp model of the extrapolation notch stress method was applied to derive the effective notch stress of the rounded model belonging to the effective notch stress method,in which the key problem is to calculate the extrapolation point C,and the extrapolation point C has an exponential function relationship with the geometric parameters of the welded cast steel joint.By setting different values of geometric parameters,the corresponding value of parameter C is calculated,and then the functional relationship between the extrapolation point C and the geometric parameters can be obtained by the multiple linear regression analysis.Meanwhile,the fatigue life evaluation of the girth butt weld within welded cast steel joints based on the effective notch stress was performed according to the guideline recommended by the IIW(International Institute of Welding).The results indicate that the extrapolation notch stress method can effectively simplify the process of calculating the effective notch stress and accurately evaluate the fatigue life of the girth butt weld within welded cast steel joints.

模拟海水环境下G20Mn5QT/Q355异种钢对接焊接接头腐蚀疲劳性能试验研究

金属材料焊接接头的腐蚀疲劳失效往往会引发严重的工程事故。本工作对G20Mn5QT/Q355异种钢对接焊接接头在模拟海水环境下的腐蚀疲劳性能进行了研究,开展了其在3.5%NaCl溶液中的腐蚀疲劳试验,并对腐蚀疲劳断口进行了扫描电子显微镜试验,分析了其腐蚀疲劳的失效机理。揭示了在较大应力水平(>220 MPa)下,母材缺陷及焊接缺陷是导致裂纹形核的主要原因;而在较小应力水平(≤220 MPa)下,表面蚀坑是导致裂纹形核的主要原因。分别采用Stromeyer公式与基于三参数威布尔分布的模型建立了对接焊接接头的腐蚀疲劳寿命预测方法,结果表明三参数威布尔分布的腐蚀疲劳S-N曲线拟合精度更高,对实际工程疲劳设计具有指导意义。

G18NiMoCr3-6铸钢焊接接头低温冲击性能不合格原因

某G18NiMoCr3-6铸钢焊接接头的低温(-40℃)冲击性能不合格。采用力学性能测试、宏观观察、化学成分分析、扫描电镜及能谱分析、金相检验、回火工艺试验等方法分析了焊接接头低温冲击性能不合格的原因。结果表明:焊缝金属在560℃回火时,在原奥氏体晶界处析出了Fe3C薄壳,降低了晶界结合力,使材料产生高温回火脆性,材料的韧-脆转变温度升高,最终造成材料发生低温脆断。

铸造超级双相不锈钢5A焊接性能研究

结合母材与焊接材料化学成分、焊接参数控制,通过对Cr25系列铸造超级双相不锈钢5A(UNS J93404)焊接接头的微观组织、相比例、力学性能及腐蚀性能等进行研究。结果表明:想控制母材相比例,获得优异的焊接接头,不仅需要控制母材的Si含量、选择匹配的焊接材料,而且还要严格控制焊接过程的热输入。

晋公盘的铸造工艺分析

晋公盘是一件失去考古背景的春秋中期的晋国珍奇青铜器,具有双附耳,三人形足,内底有五类共十九只可旋转的圆雕动物附件,其中鸟喙能启闭,鳖头上半部能伸缩。本研究采用计算机断层扫描技术(X-ray CT)分析盘的内部结构,揭示出圆雕动物内的立柱结构分两种,动物体内均设有对应的卯与之配合,构成间隙连接;据CT图像,可以判断人形足与盘体铸焊,附耳铸接,而立柱铸焊连接。这一研究揭示了高级贵族对以特殊工艺铸造玩好器具的偏爱,并在结构和形式及工艺技术上均有所创新。将晋公盘与子仲姜盘的铸造工艺进行比较,不仅反映出二者在设计、制作中的紧密联系,也体现了春秋中期铸造技术发生的重要变革。

微合金化铸铁同质焊条焊接工艺

应用微合金化铸铁同质焊条,采用小电流打底、大电流连续焊工艺,研究了预热温度与焊缝组织及性能之间的相关性。结果表明,微合金化铸铁焊条石墨化能力强,焊缝白口倾向小;小电流打底、大电流连续焊工艺可有效地减小熔深,在很大程度上抑制了熔合区白口的产生。微合金化铸铁焊条可实现常温焊接。预热温度小于200℃即可获得组织和性能与母材一致的同质焊缝。随着焊件预热温度的升高,焊缝中的石墨形态由细小的点状逐渐向菊花状、片状过渡,铁素体含量增多,焊缝硬度减小。焊件预热至200℃所获得的焊缝组织由珠光体、铁素体和细片状石墨及菊花状石墨组成,熔合区则由珠光体、少量碎块状铁素体及过冷石墨片组成,接头力学性能良好。

高速列车荷载作用下铸钢焊接节点的疲劳分析

钢结构特别是焊接钢结构对动荷载特别敏感。武广客运专线武汉火车站采用了新型的"桥建合一"的结构型式,在长期往复动荷载作用下,上部大跨度钢结构的疲劳寿命令人关注。建立了铸钢节点包括焊缝的精细有限元模型,基于热点应力法和Miner线性累积损伤理论,分析了武汉站上部大跨度钢结构10管相贯焊接铸钢节点的疲劳寿命,结果表明:列车振动荷载引起的动应力对铸钢节点的疲劳寿命影响不大,满足结构使用寿命100年的要求。该分析方法可为国内类似结构的疲劳寿命分析提供参考。

北京奥运会自行车馆双层球面网壳结构的设计与施工方法

北京奥运会老山自行车馆屋盖采用带环梁的双层球面网壳结构,网壳支承于倾斜的人字型钢柱之上,覆盖直径达149.536m,建成后将成为我国跨度最大的双层球面网壳结构之一。该结构跨度大,矢跨比小,网格杆件较多,设计、施工存在着较大的难度。因此采取何种结构体系,如何进行合理的计算模型分析与施工都需要进行深入的分析与有效的论证。本文对该结构的设计与施工进行了较为全面的介绍与分析。

基于等效结构应力法的铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳分析

为了掌握铸钢分叉节点与构件连接时焊缝的疲劳性能,利用等效结构应力法对铸钢分叉节点的环形对接焊缝进行了疲劳分析。通过等效结构应力场和缺口应力场确定网格不敏感结构应力,并综合考虑裂纹扩展、缺口应力和疲劳寿命等影响因素,实现等效结构应力的转化,再结合疲劳设计主S-N曲线对焊缝的疲劳寿命进行计算;在ABAQUS静力分析的基础上,利用基于等效结构应力法原理而开发的有限元分析软件FE-SAFE/VERITY,对铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命进行了分析。研究结果表明:铸钢分叉节点主管端部的环形对接焊缝最危险处的循环次数为105.711;等效结构应力法具有网格不敏感性,利用等效结构应力法能够较好地预测铸钢分叉节点环形对接焊缝的疲劳寿命。

铸钢与钢管相贯焊组合节点的研究与试验

在复杂的空间结构中,节点构造的好坏对结构的传力性能、制作安装、工程进度及工程造价都有相当大的影响,寻找传力合理、施工简便、造价低廉的节点形式是摆在工程技术人员面前的一个课题。铸钢节点虽然已应用多年,但其质量问题也一直受到争议。笔者研究发现,受浇注工艺的影响,节点越复杂,越容易在热结形成及后期热处理时造成质量缺陷,为此,在本文中笔者提出一种相贯焊与铸钢相结合的组合节点,这种节点既可使铸造部分被简化,又可以避免焊接节点设置加劲肋带来的困难。

共晶点左移理论在研制新型铸铁焊条时的应用

应用共晶点左移理论研制以奥氏体和铁素体为基体的两种类型铸铁冷焊焊条，具有较窄的白口区和较高的白口断续率，可以代替国家标准相应类型铸铁焊条。

铁素体球墨铸铁与20钢的闪光对焊

试验使用铁素体球墨铸铁和20钢的实心棒料进行了闪光对焊,通过改变次级电压4～8级,通电时间3～5s,观察其焊接接头组织的变化并测定其抗拉强度。结果表明,接头由三个区组成;当通电时间一定时,抗拉强度随次级电压的升高先减小后增大;当次级电压一定时,抗拉强度随通电时间的增加而增大。在次级电压为8级、通电时间为5s时,抗拉强度达最大值,为370.8MPa,是20钢母材的90.4%,是球墨铸铁母材的。83.7%。

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明:铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。

铸钢节点的研究及在大跨度空间结构中的应用

铸钢节点以其众多的优异性能,已在国内外各类结构工程中得到广泛的应用。在总结铸钢节点的特点、质量控制和焊接技术、设计原则以及有限元及试验研究的基础上,对铸钢节点有待进一步解决的问题提出几点建议,以供研究人员参考,并为今后大型现代化场馆选用铸钢节点提供借鉴。

新型抗磨铸钢与A3钢的焊接

对新型抗磨铸钢的焊接性能进行了试验研究,在此基础上制定了该钢与A3钢的焊接工艺,并对该工艺下的接头力学性能进行了试验,为新型抗磨铸钢的推广应用提供了科学依据。

深圳大运会篮球馆结构设计

对深圳市坪山体育馆的结构选型,受力特点及结构设计进行介绍。针对上述问题进行计算分析,包括:弦支穹顶体系整体受力性能和屈曲稳定性影响分析;荷载取值分析;施工全过程模拟计算分析;单体上部钢结构、单体下部混凝土结构初步分析基础上的整体结构总装分析;根据深圳本地气温统计资料,合理选取计算温差,分析温差效应对结构安全的影响;关键复杂节点实体有限元计算分析,确保其可靠安全。计算分析表明:1)弦支体系不仅有效地提高了屋盖结构刚度,还大大提高了单层网壳结构稳定性;2)大跨空间结构设计进行总装分析至关重要;3)大跨结构温差收缩效应影响存在,温差效应施工模拟计算十分必要;4)复杂空间结构的节点十分关键,应通过有限元分析,精心设计。

新型铸铁焊条应用于球墨铸铁焊接接头机械性能的研究

研究了使用新型铸铁焊条和日本产DFCC1型铸铁焊条焊接球墨铸铁所得的焊接接头,分析了它们的硬度、抗拉强度、冲击韧性,微现组织和断口形貌.结果表明,在不预热的电弧焊下,新型铸铁焊条能有效地减少或消除焊缝和熔合区的渗碳体,从而提高接头的抗裂性和切削加工性.焊态下,接头的抗拉强度σ_b=459MPa。

铸钢空心球节点与焊接空心球节点的性能比较

铸钢空心球节点是一种新兴的节点形式,而焊接空心球节点是工程中已被广泛采用的节点形式。本文首先将铸钢空心球节点与焊接球节点在材质与节点构造两方面进行了比较分析,研究了两节点材质与构造的差异。然后利用有限元软件ANSYS对比分析了两类节点的应力分布特点及破坏机理,得到了铸钢空心球节点的受力特性。最后通过与焊接球节点设计方法的比较,探讨了铸钢空心球节点的设计与计算方法。本文的研究结果不仅对推广铸钢空心球节点在工程中的应用具有指导意义,而且可为我国即将编制的铸钢节点规范提供参考。

黄金树结构两种节点可选方案的性能比较

根据深圳文化中心黄金树结构的工程实际情况 ,对该复杂的大型的空间结构的两种可选节点方案 ,从受力特点 ,经济性能 ,施工工艺等角度对两种节点方案进行了比较。

焊材对灰铸铁电弧冷焊接头加工性的影响

采用E43 0 3、EZV、EZNi、EZNiFe、EZNiCu、E2 2 6 2 1 15 6种焊条 ,配合电弧冷焊工艺对灰铸铁进行焊接试验 ,比较并分析各种接头的半熔化区组织、白口宽度及显微硬度。结果表明 :用E43 0 3、EZV、E2 2 6 2 1 15焊条所焊接头半熔化区白口宽度大、硬度高 ,不适合于机械加工 ;EZNi基焊条所焊接头加工性良好。