粘贴角形钢板加固顶板-U肋焊喉疲劳裂纹试验研究

为了研究粘贴角形钢板对钢桥面板顶板-U肋焊喉疲劳裂纹的修复效果,首先对关注细节的疲劳破坏模式和加固后疲劳性能的提升开展试验和理论研究,然后基于Abaqus有限元软件建立线弹性断裂力学模型,结合最大周向应力准则探究不同裂纹深度和初始倾角对裂纹扩展特性的影响,并在此基础上验证了粘贴角形钢板对疲劳裂纹的加固效果。结果表明,U肋腹板面外弯曲变形是导致顶板-U肋焊喉疲劳开裂的控制因素。该裂纹属于以Ⅰ型为主导的复合型疲劳裂纹,等效应力强度因子随裂纹深度增加而增大,且当初始倾角接近45°时达到最大。所预测的裂纹扩展行为与试验观测结果近乎一致,扩展路径与顶板夹角介于30°~45°之间。对比未加固试件,加固后相应开裂部位关键测点的疲劳应力幅降低90.5%,疲劳寿命显著延长,且粘贴层完好。

镍基690合金管子与管板焊接技术

用试验方法研究了AP1000核电站蒸汽发生器镍基690合金管子与管板焊缝焊接工艺.采用全位置自动钨极惰性气体保护焊方法焊接,以95%Ar+5%H2作为焊接保护气体,对每条焊缝的焊接参数分区段设置并采用单层单道自熔焊接工艺,获得了满意的焊接接头质量.对使用不同焊接保护气体、不同焊接热输入焊接的管子管板焊缝截面进行宏观和微观检验.结果表明:焊接电参数相同,焊接保护气体不同,获得的有效焊喉尺寸不同;增大焊接热输入,会使管子管板焊缝根部发生裂纹的概率明显增大.

基于主S-N曲线的带止裂槽焊接接头疲劳寿命预测及改进

以带止裂槽焊接接头为研究对象,提取可能发生疲劳失效的焊趾截面、焊喉截面和止裂槽截面的节点力,基于主S-N曲线法求解截面的等效结构应力,评估焊缝的疲劳寿命,并提出改进接头的建议。分析发现:止裂槽的存在会显著增加局部位置的应力,导致疲劳寿命明显降低。填充止裂槽并适当增大水平方向焊脚尺寸,可以提高该位置疲劳寿命10倍左右。

3mm焊脚高度角焊缝的应用

针对薄板角焊缝的最小焊脚高度和焊喉厚度的规范要求,以及在执行这一要求时出现的焊接变形较大的问题,分析影响角焊缝焊接变形因素,提出通过减小焊脚高度控制焊接变形。通过3 mm焊脚高度角焊缝的焊接工艺试验,验证其实际应用的可行性。

基于主S-N曲线法的T形接头疲劳评估和试验验证

以T形焊接接头为研究对象,将可能发生疲劳破坏的焊趾截面和焊喉截面的节点力转换为相对于中面焊线的等效节点力和弯矩,并利用平衡等效原理转化为线力和线弯矩,基于材料力学公式求出截面的结构应力,解决应力对网格尺寸敏感的难题。从焊缝疲劳破坏的机理出发,基于Paris断裂力学公式推导以等效结构应力为变量的一条主S-N曲线,评估焊缝的疲劳寿命。分析结果发现:采用主S-N曲线法评估的寿命与试验值最接近且破坏位置准确,该主S-N曲线法准确性较高。