本文關(guān)鍵詞：T型焊接接頭裂紋試驗與數(shù)值模擬研究

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【摘要】：焊接接頭是指應(yīng)用焊接方法將焊件連接在一起形成的接頭。如果焊接接頭發(fā)生破壞，那么整個焊接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度便會失效。大量工程案例表明：多數(shù)情況下，焊接結(jié)構(gòu)的破壞是由于焊接接頭損壞引起的。本論文從T型接頭的焊接裂紋試驗和裂紋數(shù)值模擬兩個方面，來分析修井船T型接頭全熔透焊縫焊接橫向裂紋產(chǎn)生的原因，并提出相應(yīng)的解決措施，為海工產(chǎn)品及民船焊接質(zhì)量提供有利而可靠的保證。本論文的研究思路與過程如下： 第一，從裂紋再現(xiàn)及擴(kuò)大性排查試驗、常規(guī)理化性能試驗以及裂紋解剖分析試驗判定該試驗裂紋為氫致延遲裂紋。通過延遲裂紋理論分析，得出該裂紋與焊接金屬中氫的含量、焊接接頭金屬所承受的拉應(yīng)力以及金屬的塑性儲備等因素有關(guān)。 第二，利用ANSYS軟件進(jìn)行T型接頭的焊接裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬，分析在焊接裂紋發(fā)生處產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變規(guī)律，得出表征裂紋擴(kuò)展速度的裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子，并與利用最大周應(yīng)力理論計算得到的結(jié)果，，進(jìn)行比對，得出運用ANSYS軟件進(jìn)行焊接裂紋的數(shù)值模擬是可行的，且在誤差允許的范圍之內(nèi)。 第三，通過對諸多因素的分析，確定T型接頭焊接裂紋產(chǎn)生的主要因素有熔敷金屬擴(kuò)散氫含量、拘束應(yīng)力的大小、熔敷金屬碳當(dāng)量及化學(xué)成分以及現(xiàn)場的工作條件等。 第四，針對修井船T型接頭焊接裂紋產(chǎn)生的實際，采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。如建立一定的預(yù)熱制度、材料優(yōu)選以及焊接工藝的優(yōu)化等方式，進(jìn)行防止焊接裂紋的產(chǎn)生。 總之，本研究結(jié)果為改善和預(yù)防焊接裂紋提供了創(chuàng)新性的思路與途徑。
【關(guān)鍵詞】：T型接頭 裂紋 數(shù)值模擬 試驗 應(yīng)力強(qiáng)度因子
【學(xué)位授予單位】：遼寧工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG407
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 論文研究背景10-11
• 1.2 焊接裂紋的成因分析11-13
• 1.2.1 熱裂紋11-12
• 1.2.2 冷裂紋12
• 1.2.3 再熱裂紋12-13
• 1.3 焊接結(jié)構(gòu)的斷裂力學(xué)分析13
• 1.4 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.5 研究內(nèi)容及技術(shù)路線15-17
• 2 T 型接頭裂紋焊接試驗17-33
• 2.1 試驗材料、方法及設(shè)備17-19
• 2.1.1 母材17
• 2.1.2 焊接材料17-18
• 2.1.3 焊接方法18
• 2.1.4 焊接設(shè)備18-19
• 2.2 裂紋再現(xiàn)及擴(kuò)大性排查試驗19-23
• 2.2.1 剛性 T 型接頭焊接橫向裂紋試驗19-21
• 2.2.2 斜 Y 坡口小鐵研抗裂對比試驗21-22
• 2.2.3 預(yù)熱及后熱對裂紋的影響試驗22-23
• 2.2.4 試驗結(jié)果23
• 2.3 常規(guī)的理化性能試驗23-29
• 2.3.1 焊接接頭宏觀及微觀金相檢驗23-27
• 2.3.2 焊接接頭硬度試驗27-29
• 2.4 裂紋解剖分析及性質(zhì)判定29-32
• 2.4.1 裂紋解剖過程及結(jié)果29-30
• 2.4.2 裂紋區(qū)組織分析30-31
• 2.4.3 裂紋區(qū)硬度測試31
• 2.4.4 裂紋性質(zhì)判定31
• 2.4.5 延遲裂紋產(chǎn)生機(jī)理31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 3 有限元理論及焊接裂紋數(shù)值模擬在 ANSYS 中的應(yīng)用33-41
• 3.1 有限元方法理論33-37
• 3.1.1 有限元發(fā)展概況33
• 3.1.2 有限元法的分析過程33-37
• 3.2 ANSYS 軟件的分析技術(shù)及功能37-39
• 3.2.1 ANSYS 軟件的分析技術(shù)37-38
• 3.2.2 ANSYS 軟件的主要功能38-39
• 3.3 焊接裂紋數(shù)值模擬在 ANSYS 中應(yīng)用39-40
• 3.3.1 焊接裂紋模擬的基本理論39
• 3.3.2 焊接裂紋模擬的分析過程39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 T 型接頭裂紋的數(shù)值模擬41-57
• 4.1 焊接接頭的力學(xué)性能41-45
• 4.1.1 熱影響區(qū)的力學(xué)性能41-43
• 4.1.2 焊縫金屬的力學(xué)性能43-44
• 4.1.3 影響焊接接頭性能的因素44-45
• 4.2 T 型接頭的工作應(yīng)力分布45-46
• 4.2.1 未開坡口的 T 形接頭的應(yīng)力分布45-46
• 4.2.2 開坡口并焊透的 T 形接頭的應(yīng)力分布46
• 4.3 T 型接頭焊接裂紋有限元分析46-56
• 4.3.1 T 型接頭焊接裂紋分析過程46-47
• 4.3.2 裂紋區(qū)域的確定47-50
• 4.3.3 裂紋擴(kuò)展模擬50-53
• 4.3.4 理論依據(jù)與計算53-56
• 4.4 本章小結(jié)56-57
• 5 T 型接頭裂紋影響因素分析及排查57-66
• 5.1 焊縫金屬中的氫含量57-60
• 5.1.1 熔敷金屬擴(kuò)散氫含量測定試驗57-59
• 5.1.2 保護(hù)氣水分含量59-60
• 5.1.3 其他可能影響因素60
• 5.2 焊接接頭金屬所承受的拉應(yīng)力60-61
• 5.3 由鋼材淬硬傾向決定的金屬的塑性儲備61-65
• 5.3.1 母材碳當(dāng)量61
• 5.3.2 焊絲熔敷金屬碳當(dāng)量及化學(xué)成分的影響61-62
• 5.3.3 碳弧氣刨的影響62-63
• 5.3.4 影響塑性儲備的其他因素63-64
• 5.3.5 角焊縫金屬的力學(xué)性能測試64-65
• 5.4 本章小結(jié)65-66
• 6 裂紋預(yù)防措施66-71
• 6.1 焊前預(yù)熱66-69
• 6.2 材料優(yōu)選69-70
• 6.3 焊接工藝優(yōu)化70
• 6.4 本章小結(jié)70-71
• 7 結(jié)論與展望71-72
• 7.1 結(jié)論71
• 7.2 展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-74
• 攻讀碩士期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況74-75
• 致謝75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李德學(xué);張世娟;;焊接型鋼焊縫裂紋的原因分析[J];鋼結(jié)構(gòu);2013年02期

2 雷小偉;萬自永;孫現(xiàn)龍;郭寧;鄂楠;李斌;;氣體保護(hù)焊保護(hù)氣體的選用[J];材料開發(fā)與應(yīng)用;2014年04期

3 劉翠榮,吳志生,趙鈺;焊縫金屬中擴(kuò)散氫的測定與分析[J];華北工學(xué)院學(xué)報;1998年04期

4 劉莎;張芳;;基于ANSYS有限元軟件裂紋擴(kuò)展模擬[J];化工裝備技術(shù);2006年01期

5 屠立群;孫偉明;蔡東海;;ANSYS參數(shù)化設(shè)計在裂紋擴(kuò)展模擬中的應(yīng)用[J];化工裝備技術(shù);2007年03期

6 劉全印;暢保鋼;;關(guān)于焊接材料擴(kuò)散氫含量檢測試驗的討論[J];焊接技術(shù);2011年04期

7 胡恩球,張新訪,向文,周濟(jì);有限元網(wǎng)格生成方法發(fā)展綜述[J];計算機(jī)輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;1997年04期

8 段靜波;李道奎;雷勇軍;;斷裂力學(xué)分析的奇異有限元法研究綜述[J];機(jī)械強(qiáng)度;2012年02期

9 苗張木;陳小娟;;焊接結(jié)構(gòu)工程斷裂力學(xué)評定方法及應(yīng)用[J];金屬加工(熱加工);2009年08期

10 王東坡,霍立興,張玉鳳,王文先;變幅載荷下超聲沖擊處理焊接接頭的疲勞行為[J];機(jī)械工程學(xué)報;2003年09期

本文編號：995794