本文關鍵詞：低匹配焊接接頭彎曲等承載設計及隨焊整形

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【摘要】：低匹配接頭承載能力較母材或等匹配接頭有所降低,限制了其廣泛應用�；趶姸葏⒘恳约皵嗔褟姸纫蜃訁⒘繉Φ推ヅ淅斓瘸休d接頭設計已有相關的研究,但是對于低匹配接頭彎曲等承載設計方面的研究還未見報道。因此,為提高低匹配接頭的彎曲承載能力,使其彎曲承載能力能夠達到母材,本文在假定無焊接缺陷、忽略冶金作用和殘余應力的前提下,通過理論研究、有限元分析與試驗驗證相結合的方法,分別針對彈性狀態(tài)與塑性狀態(tài),提出了彎曲等承載的判據及實現條件,并提出了彎曲等承載接頭設計準則,按照該設計準則可以設計出彎曲承載能力與母材相當的低匹配焊接接頭�；诓牧狭W理論,研究了彈性狀態(tài)焊縫金屬與母材存在不同力學性能情況下滿足彎曲等承載能力的臨界條件,推導出彈性狀態(tài)低匹配對接接頭滿足彎曲等承載條件的幾何形狀臨界曲線,在給定的相同彎曲載荷的條件下,以低匹配接頭不先于母材發(fā)生屈服為約束條件,并通過接頭余高高度、熔寬寬度以及焊趾半徑等幾何形狀細節(jié)設計,給出了彈性狀態(tài)非均質變截面低匹配焊接接頭彎曲等承載設計準則�；谒苄詮澢碚�,研究了塑性狀態(tài)焊縫金屬與母材存在不同力學性能情況下滿足彎曲等承載能力的臨界條件,推導出塑性狀態(tài)低匹配對接接頭滿足彎曲等承載條件的幾何形狀臨界曲線,在給定的相同彎曲載荷的條件下,以塑性狀態(tài)低匹配接頭不先于母材達到抗拉強度為約束條件,并通過接頭幾何形狀細節(jié)設計,給出了塑性狀態(tài)非均質變截面低匹配焊接接頭彎曲等承載設計準則。通過有限元法分別驗證了彈性階段與塑性階段低匹配接頭彎曲等承載設計準則的正確性。理論研究表明,塑性狀態(tài)不能使用抗拉強度匹配比用于彎曲等承載設計,因此提出了表征塑性狀態(tài)彎曲等承載設計的指標參量(當量應力)。當量應力是一個反映材料性能的指標,只與材料其他性能參數有關,表征了材料最大應力達到材料抗拉強度時極限塑性載荷與當量應力之間的關系。定義當量應力匹配比為焊縫當量應力與母材當量應力的比值,當量應力匹配比可用于塑性狀態(tài)焊接接頭彎曲等承載設計。理論推導彎曲等承載接頭的臨界曲線為拋物線形狀,考慮工程應用的因素,進行了圓弧替代拋物線形狀的可行性分析�；趶澢瘸休d設計準則,分別給出了彈性階段與塑性階段適合工程應用的三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法。分別通過有限元法和試驗方法驗證了三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法的正確性,驗證結果均表明設計的低匹配彎曲等承載對接接頭彎曲承載能力能夠達到母材且遠高于余高削平的低匹配對接接頭,滿足彎曲等承載設計要求。針對現有獲得等承載接頭方法的不足,本文設計了三圓相切隨焊整形輪,并實現了等承載接頭的隨焊整形,獲得了所需要的接頭幾何形狀。針對固定形狀的整形輪只能對單一形狀尺寸等承載接頭進行隨焊整形的局限性,設計了寬度可調節(jié)的平余高形狀隨焊整形輪,拓寬了隨焊整形的使用范圍。對等承載接頭隨焊整形效果進行了相關的力學性能實驗,結果表明:隨焊整形等承載接頭基本達到母材的彎曲承載能力,滿足彎曲等承載要求;焊縫區(qū)硬度較原始焊態(tài)接頭有較大的提高,對作用區(qū)域有加工硬化的效果;隨焊整形能夠降低殘余應力,甚至引入有益的壓應力。彎曲等承載設計可以使低匹配接頭的彎曲承載能力能夠達到母材,可以按照母材的彎曲承載能力進行焊接結構設計。探討了隨焊整形的可行性,獲得了彎曲等承載接頭所需要的幾何形狀。
【關鍵詞】：高強鋼 低匹配接頭 彎曲等承載 設計準則 設計方法 隨焊整形
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG407
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第1章 緒論16-34
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義16-17
• 1.2 高強鋼及其焊接性17-20
• 1.2.1 高強鋼性能與應用17
• 1.2.2 高強鋼焊接性17-18
• 1.2.3 高強鋼焊接接頭組配研究現狀18-20
• 1.3 高強鋼焊接接頭設計方法20-24
• 1.3.1 焊接結構設計方法20-21
• 1.3.2 焊縫幾何形狀參數優(yōu)化設計21-24
• 1.3.3 工程構件形狀優(yōu)化設計24
• 1.4 焊接接頭等承載設計研究現狀24-29
• 1.4.1 低匹配焊接接頭等承載設計24-26
• 1.4.2 焊縫含有裂紋的焊接接頭等承載設計26-27
• 1.4.3 焊接接頭彎曲性能研究現狀27-29
• 1.5 焊縫整形方法及研究現狀29-32
• 1.5.1 焊縫幾何形狀修整法30-31
• 1.5.2 焊縫殘余應力整形法31-32
• 1.5.3 隨焊整形方法32
• 1.6 本文的主要研究內容32-34
• 第2章 彎曲等承載設計思想與理論分析34-69
• 2.1 引言34
• 2.2 低匹配焊接接頭彎曲等承載設計思想及實現條件34-38
• 2.2.1 彈性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計判據及實現條件35-37
• 2.2.2 塑性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載判據及實現條件37-38
• 2.3 彈性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計理論分析38-50
• 2.3.1 彈性狀態(tài)低匹配彎曲等承載焊接接頭最低余高高度理論推導38-40
• 2.3.2 彈性狀態(tài)低匹配彎曲等承載焊接接頭最小熔寬理論推導40-41
• 2.3.3 彈性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計準則41-47
• 2.3.4 彈性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計有限元驗證47-50
• 2.4 塑性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載理論分析50-67
• 2.4.1 塑性狀態(tài)低匹配彎曲等承載焊接接頭最低余高高度理論推導50-62
• 2.4.2 塑性狀態(tài)低匹配彎曲等承載焊接接頭最小熔寬理論推導62
• 2.4.3 塑性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計準則62-64
• 2.4.4 塑性狀態(tài)低匹配焊接接頭彎曲等承載設計有限元驗證64-67
• 2.5 本章小結67-69
• 第3章 彈性狀態(tài)低匹配對接接頭彎曲等承載設計69-83
• 3.1 引言69
• 3.2 彈性狀態(tài)雙側余高三圓相切低匹配接頭彎曲等承載設計69-76
• 3.2.1 接頭形狀及可行性分析69-71
• 3.2.2 雙側余高三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法71-73
• 3.2.3 雙側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭有限元驗證73-74
• 3.2.4 雙側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭試驗驗證74-76
• 3.3 彈性狀態(tài)單側余高三圓相切低匹配接頭彎曲等承載設計76-82
• 3.3.1 接頭形狀及可行性分析76-78
• 3.3.2 單側余高三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法78-79
• 3.3.3 單側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭有限元驗證79-81
• 3.3.4 單側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭試驗驗證81-82
• 3.4 本章小結82-83
• 第4章 塑性狀態(tài)低匹配對接接頭彎曲等承載設計83-100
• 4.1 引言83
• 4.2 塑性狀態(tài)雙側余高三圓相切低匹配接頭彎曲等承載設計83-91
• 4.2.1 雙側余高低匹配對接接頭三圓相切形狀及可行性分析83-85
• 4.2.2 雙側余高三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法85-87
• 4.2.3 雙側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭有限元驗證87-88
• 4.2.4 雙側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭試驗驗證88-91
• 4.3 塑性狀態(tài)單側余高三圓相切低匹配接頭彎曲等承載設計91-98
• 4.3.1 單側余高三圓相切低匹配對接接頭形狀及可行性分析91-93
• 4.3.2 單側余高三圓相切低匹配對接接頭彎曲等承載設計方法93-94
• 4.3.3 單側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭有限元驗證94-95
• 4.3.4 單側余高三圓相切低匹配彎曲等承載對接接頭試驗驗證95-98
• 4.4 本章小結98-100
• 第5章 等承載接頭隨焊整形100-118
• 5.1 引言100
• 5.2 等承載接頭隨焊整形100-110
• 5.2.1 隨焊整形可行性分析100-101
• 5.2.2 整形輪與熱源之間位置的確定101-103
• 5.2.3 隨焊整形輪設計103-105
• 5.2.4 可調整形輪設計105-109
• 5.2.5 隨焊整形裝置109-110
• 5.3 等承載接頭隨焊整形效果110-117
• 5.3.1 隨焊整形接頭形貌110-112
• 5.3.2 隨焊整形接頭的彎曲承載能力112-113
• 5.3.3 隨焊整形接頭的硬度113-114
• 5.3.4 隨焊整形接頭的殘余應力114-117
• 5.4 本章小結117-118
• 結論118-120
• 參考文獻120-130
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的論文及其它成果130-133
• 致謝133-134
• 個人簡歷134

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前4條

1 譚偉,張驊,韓文政,徐濱士,胡勇;提高裝甲車輛T型焊接接頭疲勞壽命的措施研究[J];兵工學報;2003年04期

2 張京海;方大鵬;;高強鋼低匹配焊接接頭應用性能研究[J];材料開發(fā)與應用;2012年03期

3 李少華;尹士科;劉奇凡;;焊接接頭強度匹配和焊縫韌性指標綜述[J];焊接;2008年01期

4 劉萍;;機械加工表面的殘余應力研究[J];煤礦機械;2013年11期

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本文編號：737023