粘贴碳纤维复合材料后非承重十字形焊接接头疲劳性能

疲劳损伤是钢结构焊接节点失效的重要原因,现有的补强及止裂方法存在各自的缺点,而碳纤维复合材料在混凝土结构及砌体结构中的成功应用预示了其在钢结构中改善疲劳性能、延长结构物寿命的应用前景。选取非承重十字形焊接接头对碳纤维复合材料改善焊接接头的疲劳性能进行研究,考察外贴碳纤维复合材料用量和应力幅对疲劳寿命的影响。试验进行之前,采用硅基牙模材料等手段量测焊趾角度和半径。在试验进行中,观察试件破坏形态并记录相应的寿命。之后采用精细化模型,分析焊趾半径、复合纤维材料用量、粘贴材料弹性模量等参数对局部应力集中程度的影响。结果表明:碳纤维布加固能够提高疲劳寿命,参数分析表明焊趾半径对应力集中程度的影响最为显著。

低温环境下十字形非传力角焊缝接头的疲劳性能

为了研究低温环境下钢桥焊接细节的疲劳行为和性能,以典型的十字形非传力角焊缝接头为对象,开展室温和-60℃下的高周常幅疲劳试验;基于三维裂纹扩展数值模拟,分析低温对该焊接细节疲劳裂纹扩展寿命的影响机理.结果表明,该焊接细节的室温和-60℃条件下试验S-N疲劳寿命未表现出显著区别,初始焊接缺陷裂纹会在细节焊趾处的多个位置同时扩展;由低温环境导致的钢材断裂韧性的降低不会对该焊接细节的疲劳寿命产生明显影响.虽然低温会增强钢材抵抗疲劳裂纹扩展的能力,但是该焊接细节的疲劳寿命主要受焊接过程产生的多样化初始裂纹缺陷因素控制;建议采用考虑多裂纹耦合扩展的三维裂纹扩展数值模拟来更加精确地预测疲劳裂纹扩展寿命.

含初始变形的薄板十字形焊接接头疲劳强度评估

相较于厚板而言,薄板焊接试件由于自身弯曲刚度较低,焊接热输入会使其产生焊接初始变形.初始变形的存在会使得焊接结构产生二次弯曲效应,在焊趾处产生较大的应力集中,严重影响薄板焊接试件的疲劳强度.考虑薄板焊接初始变形和几何非线性的影响,推导了焊接十字形试件焊趾处的应力放大系数公式,将公式结果与规范、非线性有限元结果进行对比,验证公式的准确性.并基于切口应力方法,将规范公式和修正公式分别运用到典型船用薄板焊接接头的疲劳评估中.

海洋环境下耐候钢十字非传力焊接接头腐蚀疲劳性能试验研究

腐蚀疲劳严重危害在役钢桥服役安全。为研究海洋环境下耐候钢桁梁桥焊接节点的腐蚀疲劳性能,对23个Q420qFNH耐候钢十字非传力角焊缝焊接接头进行实验室干/湿交替中性盐雾加速腐蚀及腐蚀后疲劳试验,采用失重法得到试件的失重率和腐蚀速率,对接头腐蚀形貌及疲劳断裂失效的宏观断口形态进行分析,拟合得到经历不同腐蚀时长后试件的名义应力和热点应力S~N曲线。结果表明:耐候钢十字非传力角焊缝焊接接头疲劳裂纹均萌生于焊趾处并沿板厚扩展失效,疲劳寿命由焊缝控制,接头焊趾附近腐蚀坑的形成与生长加剧了焊接接头的疲劳裂纹萌生;焊接接头的疲劳性能劣化程度随腐蚀损伤效应的增加而增加,但疲劳强度折减量与腐蚀时间并未呈线性关系,锈层逐渐具有保护性;未腐蚀前名义应力和热点应力疲劳强度等级分别建议采用《公路钢结构桥梁设计规范》中的FAT80和Eurocode 3规范的FAT110进行评估,腐蚀后的疲劳强度折减量建议参照美国耐候钢桥指南规定C类细节选取。

铝合金TIG焊非承载角焊缝十字接头疲劳强度的研究

对LF2 1铝合金非承载角焊缝TIG焊十字接头在应力比R =0及R =0 .5的条件下进行了疲劳试验。结果表明 :TIG焊铝合金焊接接头的疲劳强度与其它焊接方法获得的相同接头的疲劳强度相当 ,试图采用更高级别的S -N曲线进行设计时应持慎重态度 ;LF2

杯形阀阀盖焊接工艺

分析了杯形阀阀盖十字形和T字形(I形坡口)焊接接头产生热裂纹的原因,制订了工艺改进方案,通过相关的试验验证,确定了防止热应力产生的有效措施。

CFRP布单侧加固非承重十字焊接接头应力强度因子分析

对单侧CFRP布加固含焊趾裂纹非承重十字焊接接头进行研究,分析裂纹尖端处应力强度因子KI随CFRP层数、初始裂纹长度、CFRP弹性模量和黏结剂弹性模量的变化。钢板中性轴位置随上述因素发生改变,引起次弯矩,使未加固侧裂纹尖端处KI发生变化。有限元分析结果表明:增加CFRP层数可以减小加固侧裂纹尖端处KI,但增大了未加固侧裂纹尖端处KI;增加初裂纹深度会较大程度地增大同侧裂纹尖端处KI,减小异侧裂纹尖端处KI;提高CFRP和黏结剂的弹性模量可以减小加固侧裂纹尖端处KI,增大未加固侧裂纹尖端处KI。为保证加固的效果,进行单侧CFRP加固时需要考虑两侧裂纹尖端处KI,确保两侧都满足要求。

超声冲击处理焊接接头缺口应力集中系数研究

基于ABAQUS有限元分析,将钢十字形焊接接头形状参数和超声冲击参数与缺口应力集中系数建立直接联系,分析不同参数组合下超声冲击处理效果以及冲击后缺口应力集中系数的变化,拟合得到焊接接头超声冲击处理后缺口半径ρ、凹槽深度h、缺口应力集中系数K_(t)的计算公式。结果表明,该公式拟合程度较好,可用于预测超声冲击处理后十字形钢焊接接头的缺口应力集中系数。