摘要：基于有限单元法针对异质对接接头设计,以提高接头疲劳承载能力以及更准确的预测异质接头疲劳失效位置为目标,考察了坡口角度和材料差异度对异质对接接头焊趾应力集中系数和焊根应力集中系数的影响,并给出了削平异质对接接头焊趾和焊根应力集中系数与坡口角度和材料差异度之间的关系方程.结果表明,随着坡口角度和材料差异度的增加,对接接头焊根应力集中系数增大,焊趾应力集中系数减小.应力集中系数关系方程与有限元结果吻合较好,相对误差在3%以内.

摘要：以高效准确的获得含不同缺陷接头满足等承载时的形状参数为目标,结合断裂力学理论及专家系统思想,开发了基于断裂参量K因子的焊接接头等承载设计系统.结果表明,该系统不但可以高效准确的给出焊缝和母材都含缺陷以及焊缝含缺陷母材无缺陷的接头满足等承载时的形状参数,显著提高了等承载接头的设计效率及准确性,推广了等承载接头设计思想.而且能够计算含缺陷接头承受静载时的应力强度因子、J积分、裂纹尖端张开位移、临界载荷和临界裂纹尺寸以及含缺陷接头承受疲劳载荷时的许用载荷幅值和裂纹扩展速率等相关参量,为准确指导含缺陷接头形状设计及安全性评估提供了基础.

摘要：高强合金薄壁结构焊接时，存在变形大，热裂敏感性高的问题。针对这一问题，研制了一套脉冲电磁力装置，以实现借助脉冲电磁力无接触随焊控制焊接应力。该装置通过控制储能电容的充电电压调节电磁力大小，电磁力频率在10～90Hz之间连续可调。应用所研制装置，采用鱼骨状裂纹试验法，对LY12高强铝合金进行了控制热裂纹试验，发现脉冲电磁力可以起到减小焊接热裂倾向的作用；且电路结构简单，控制方便，可靠性高。仿真和试验证明该装置满足设计要求。

摘要：为提高高强钢低匹配接头的承载能力,以'等承载能力'(Equal load-carryingc apacity,ELCC)(即焊缝与母材承载能力相等)为原则,进行对接接头的形状参数设计。有限元计算表明,ELCC设计使对接接头焊缝区域(包括焊趾和焊根)应力应变显著降低,低强焊缝的承载能力提高。试验结果表明,ELCC对接接头强度可基本达到母材抗拉强度;在高应力区,ELCC对接接头疲劳强度与削平等匹配接头非常接近,在低应力区,随匹配比降低ELCC对接接头疲劳寿命有所降低;0.57屈服强度匹配比的ELCC对接接头对应1×107循环的疲劳强度较焊态等匹配对接接头提高约115%,可达到0.96匹配比削平对接接头的80%。ELCC设计克服低匹配接头承载能力低的不足,并且可在较大范围内选择匹配比而不必降低应用应力。

摘要：为提高高强钢低匹配接头承载能力,提出了低匹配接头与母材具有相等的静载承载能力和疲劳抗力的"等承载能力"(ELCC)概念.从安全性角度出发,焊接结构必须同时具有足够的强度和应力松弛能力,而强度失配接头的断裂模式类型能够同时反映接头的强度、塑性变形能力以及焊缝与母材之间塑性变形的非均匀程度.母材先于焊缝发生塑性变形的全面屈服断裂是最安全的结构断裂模式,基于此提出了以全面屈服准则为判据的ELCC设计思想.确定ELCC实现条件的基础上,给出了低匹配接头ELCC的焊缝形状设计方法.ELCC设计使低匹配接头承载薄弱区由焊缝向母材转移,不必考虑匹配比的影响,焊接结构直接按照母材强度设计成为可能.

摘要：借助有限元软件研究了高强钢对接接头中焊接残余应力的调匀情况.结果表明,因母材塑性储备不足,所有接头焊后横向、纵向拉伸峰值应力均在焊接残余应力的基础上不断增加,但接头各区域应力增速不同,最终残余应力均未完全调匀.低匹配静载ELCC接头高塑性、低屈强比的盖面焊道位于高值残余应力所在的焊缝及近缝区母材表面并分担载荷,使该区应力增速放缓,故其残余应力调匀能力优于等匹配接头.考虑焊接残余应力的ELCC接头静载失效更可能发生在母材区,这与ELCC接头的设计目标相符.明确了静载ELCC设计可以忽略焊接残余应力的影响.

摘要：针对A921高强钢低匹配焊接接头抗冲击承载能力不足的问题,基于等承载的思想提出了以冲击功为承受冲击载荷能力的参量,并以此建立了等承载关系。通过A921钢试件的夏比冲击试验,发现其材料冲击韧度与抗弯能力之间具有线性关系,并获得了冲击韧度与构件几何尺寸之间的定量关系。通过Q345钢试件的冲击试验验证了上述关系依然成立,表明该线性关系具备一定的可推广性。如果两材料均满足该关系,则可以借助该关系对比材料的冲击韧性,并预测不同尺寸试件受冲击的力学响应。为此,提出了材料的抗冲击等承载设计方案:通过计算使母材与焊接接头断裂消耗冲击功相等的最佳接头厚度,将其作为冲击载荷下等承载接头的设计条件,并结合接头几何参数优化方法,实现材料的抗冲击等承载设计。

摘要：薄板钛合金在焊后存在较大的残余压应力,使其发生失稳变形,很多情况下,结构不能满足设计要求,必须采取措施减少失稳变形.文中采用随焊冲击旋转挤压的方式,对焊接过程中尚处于较高温度的焊缝部位进行塑性延展,减少焊接时发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而减少焊接变形量.对焊后薄板的变形挠度和残余应力进行了测量,变形挠度下降到原来挠度的1/8,并且随着加载时输入电压的提高,变形的挠度进一步下降.结果表明,在焊接过程中采用随焊冲击旋转挤压方式控制薄板Ti-6Al-4V失稳变形是可行的.

摘要：针对低匹配焊接接头承载能力不足的问题,基于等承载思想建立等承载基本理论,通过定义广义匹配比和广义力学集中系数,提出广义力学集中系数与广义匹配比相等为等承载的实现条件。构建等承载设计的一般方法:明确接头失效形式,确定目标失效模式;确定接头危险位置;构建承载能力与几何参数、材料力学性能关系式;分别求解焊缝临界曲线并取包络线。以承受静拉伸的T型接头为例验证了以上方法的可行性:失效形式为静载断裂,按照全面屈服(焊缝)断裂模式进行设计,给出明确的实现条件;建立理论应力集中系数与几何参数的关系式;结合T型接头几何特点给出求解步骤;建立等承载T型接头弹塑性有限元模型,接头的断裂模式为全面屈服(焊缝)断裂,承载能力达到了母材的屈服水平。结果表明等承载基本理论和方法具有一定的普适性,能为更多的焊接接头等承载设计问题提供解决方案。

摘要：从力学角度出发,通过调整焊接温度场,控制焊缝及近缝区的应力应变发展,实现了高强铝合金LY12CZ薄板的低应力少变形无热裂焊接。运用正交试验设计来安排试验、筛选因子,并用一次回归正交设计调优运算优化因子的匹配,找到了影响铝合金薄板焊接变形的主要因子和最佳工艺参数匹配,揭示了主要工艺参数对减小变形效果的影响规律。