單個沖擊對不銹鋼管道焊接頭低周疲勞壽命的影響

1、?單個沖擊對不銹鋼管道焊接頭低周疲勞壽命的影響單個沖擊對不銹鋼管道焊接頭低周疲勞壽命的影響摘要完成了單個沖擊對1Cr18Ni9Ti不銹鋼管道焊接頭試樣低周疲勞壽命影響的試驗研究。單個試驗最大瞬時峰值應(yīng)變率達(dá)480s1。試樣未經(jīng)消除焊接殘余應(yīng)力。采用成組法試驗(每組7個試樣)，對稱加載模式，總應(yīng)變幅為0.00228。結(jié)果表明，沖擊影響受到焊接殘余應(yīng)力和沖擊塑性導(dǎo)入機(jī)制的耦合作用。焊接殘余應(yīng)力與沖擊應(yīng)力疊加將增加材料損傷，而沖擊塑性導(dǎo)入將減

2、緩疲勞損傷和降低疲勞壽命分散性。前者扼制后者?？紤]疲勞壽命的分散性，建議基于概率的沖擊影響評價方法。試驗結(jié)果的分析驗證了方法的有效性。關(guān)鍵詞不銹鋼；焊接頭；低周疲勞；沖擊；疲勞壽命；概率評價中圖分類號TG142.71；TG405文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號10014381(1999)11001405SingleImpactEffectsontheLowCycleFatigueLifeofaStainlessSteelPipeWeldedJoin

3、tAbstract：Anexperimentalinvestigationofthesingleimpacteffectswithhighstrainrateonthelowcyclefatiguelifeof1Cr18Ni9Tistainlesssteelpipeweldedjointwasperfmed.Agrouptest(7specimensfeachgroup)wasused.Thejointwasmadewithouteli

4、minatingtheweldingresidualstress.Transientpeakstrainrateofthetestwasupto480s－1.Allfatiguetestsweremadeattotalstrainamplitudeof0.00228underfullyreversalloadingmode.Theresultsrevealthattheeffectsarerelatedtoacouplingaction

5、oftheweldingresidualstresstheimpactplasticinducedmechanism.Theweldingresidualstressplusimpactstresstendstoincreasefatiguedamageincontrasttheimpactplasticityinducedtendstoslowfatiguedamagetodecreasethescatteroffatiguelife

6、.Thefmerchecksthelater.Inadditiontakingintoaccountthescatteroffatiguelifesaprobabilisticassessmentapproachofthesingleimpacteffectsispresenteditsavailabilityisverifiedbythestatisticalanalysisoftestresults.Keywds：stainless

7、steelweldedjointlowcyclefatigueimpactfatiguelifeprobabilisticassessment結(jié)構(gòu)材料在受爆炸或沖擊載荷下的力學(xué)行為，是重要設(shè)備(如反應(yīng)堆)安全技術(shù)和結(jié)構(gòu)延壽的一個重要研究領(lǐng)域。疲勞是反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)的潛在失效模式［1］。研究單個沖擊對結(jié)構(gòu)疲勞性能的影響是其中一個重要課題。對結(jié)構(gòu)承受非常規(guī)疲勞加載的試驗研究，在過載或周期性過載［1～3］和沖擊疲勞［4～8］方面做了有益探索。但在偶

8、然爆炸或沖擊載荷對疲勞性能的影響方面，研究尚少。過載或周期過載對疲勞性能影響的研究［2～4］，一般是在常規(guī)疲勞恒幅加載史中插入高于材料屈服應(yīng)力的高應(yīng)力幅，材料應(yīng)變率較低（一般小于10s－1）；沖擊疲勞試驗一般采用旋轉(zhuǎn)四點彎曲加載形式［5］或在修正Hopkinson桿應(yīng)力波加載裝置上進(jìn)行［6～7］，材料應(yīng)變率可達(dá)400s－1但其中沒有常規(guī)疲勞載荷。本工作研究低周疲勞中出現(xiàn)高應(yīng)變率單個沖擊加載情況，以用于制造反應(yīng)堆冷卻管道的1Cr18Ni9

9、Ti不銹鋼管焊接頭為對象，探索高應(yīng)變率單個沖擊載荷對其低周疲勞壽命的影響。結(jié)果表明，其均值為2MJm－3cycle－1。沖擊試驗在自制的自由落錘沖擊裝置上進(jìn)行。材料響應(yīng)通過貼在試樣最小截面的應(yīng)變計測量，并對稱貼兩個應(yīng)變計以取其平均值。落錘沖擊能量為100J，約為材料單位循環(huán)滯回能的20倍。2試驗結(jié)果和討論試驗結(jié)果和討論2.12.1材料的瞬時沖擊響應(yīng)材料的瞬時沖擊響應(yīng)圖2給出了一個典型試樣最小截面(焊縫金屬)的沖擊響應(yīng)。其它試樣的響應(yīng)略有

10、差異。圖中數(shù)據(jù)揭示了材料受單個沖擊的如下響應(yīng)特點：(1)試驗存在瞬時沖擊振蕩，這說明瞬時沖擊載荷在材料有效瞬時彈性約束范圍內(nèi)。相應(yīng)地，材料的變形運動具有振蕩行為。大約經(jīng)過兩次振蕩，沖擊能量衰減到可以忽略的程度。(2)與疲勞試驗得到的循環(huán)應(yīng)力幅均值(300MPa)相比，沖擊試驗得到的材料第一、第二峰值瞬時應(yīng)力幅分別為472901MPa和276603MPa，高出約1560和900余倍。這樣高的瞬時載荷，仍在材料有效瞬時彈性約束范圍，說明材料