殘余應力場對超高強鋼焊接接頭疲勞裂紋擴展行為的影響.pdf

1、為滿足船舶與海洋結(jié)構(gòu)的大型化、輕量化要求，更高強度的合金鋼材料得以廣泛應用。船體通常為大型焊接結(jié)構(gòu)，然而高強度伴隨而來的是對材料焊接性的挑戰(zhàn)。研究表明，多數(shù)結(jié)構(gòu)的疲勞斷裂都發(fā)生焊接接頭，而對其疲勞裂紋擴展行為卻缺乏細致研究。焊接冷裂紋等缺欠會降低結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。殘余應力對焊接接頭疲勞裂紋的擴展具有重要的影響。
　　本文首先研究不含殘余應力的焊接接頭的疲勞裂紋擴展速率，通過有限元模擬技術，對平板對接堆焊接頭試樣的殘余應力場以及焊后疲

2、勞裂紋擴展過程進行了模擬分析。研究了殘余應力對外加循環(huán)載荷最大值及應力比的影響以及最終對裂紋擴展速率的影響。并得出了統(tǒng)一的疲勞裂紋擴展速率的歸一化公式。主要研究內(nèi)容如下所述：
　　研究了焊態(tài)和退火態(tài)的接頭組織及性能變化，結(jié)果表明去應力退火對焊接接頭組織及硬度影響較小，退火后殘余應力明顯減小，接近無殘余應力狀態(tài)。對母材及退火態(tài)的焊接接頭在進行裂紋擴展速率試驗，得到無殘余應力影響時疲勞裂紋的擴展規(guī)律。結(jié)果表明，在雙對數(shù)坐標系下，疲勞裂

3、紋擴展速率曲線都保持良好的線性關系；在焊縫中，隨著應力比的增大，da/dN-△K曲線向左發(fā)生偏移，擴展速率增大。在母材中由于“裂紋閉合”作用，曲線表現(xiàn)出與之不同的規(guī)律。提出滿足不同條件的疲勞裂紋擴展速率曲線表達式da/dN=C[f(R)△K]m，其中f(R)是關于應力比的函數(shù)。
　　運用有限元數(shù)值模擬焊后殘余應力場以及疲勞裂紋擴展過程，得到殘余應力的重分布規(guī)律:隨著裂紋的擴展，殘余應力不斷發(fā)生重分布，應力峰值逐漸降低。計算得到不同