基于压入响应的异种金属焊接接头材料力学性能计算方法 被引量：1

1

作者 薛河 杨超 +4 位作者 张雨彪 宁硕 张嘉庆 朱佳珺 张建龙 《机械工程材料》 北大核心 2025年第3期121-127,共7页

通过ABAQUS有限元分析软件模拟压入试验并结合控制单一变量法,在Hollomon本构模型的基础上,分析了不同材料力学性能参数(屈服应力和应变硬化指数)与载荷-位移曲线加载段压入响应参数(加载曲率和加载指数)的关系,建立由加载段压入响应参... 通过ABAQUS有限元分析软件模拟压入试验并结合控制单一变量法,在Hollomon本构模型的基础上,分析了不同材料力学性能参数(屈服应力和应变硬化指数)与载荷-位移曲线加载段压入响应参数(加载曲率和加载指数)的关系,建立由加载段压入响应参数反求材料力学性能参数的预测公式,以有限元分析时输入的屈服应力和应变硬化指数作为约定真值,验证预测方法的准确性;通过该预测方法获得SA508钢/52M合金堆焊层/52M合金对接焊缝/316L钢异种金属焊接接头的材料力学性能参数分布。结果表明:预测公式计算得到屈服应力和应变硬化指数的最大相对误差绝对值分别为10.5%,6.29%,所建立的公式可以较为准确地预测异种金属焊接接头局部区域的材料力学性能参数。计算得到异种金属焊接接头两侧热影响区的屈服应力和应变硬化指数变化明显,随着距熔合线距离的增加,屈服应力减小,而应变硬化指数增大;母材以及52M合金堆焊层和对接焊缝的屈服应力和应变硬化指数分布相对稳定。 展开更多

关键词 异种金属焊接接头 载荷-位移曲线 压入响应参数 力学性能参数

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核电站接管安全端异种金属焊接接头残余应力预测的研究现状 被引量：8

2

作者 郭舒 王海涛 韩恩厚 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期1-12,共12页

接管安全端异种金属焊接接头是压水堆核电站中连接主设备低合金钢压力容器接管嘴与不锈钢管道的一种典型结构,易发生一次侧应力腐蚀开裂,而焊接残余拉应力是造成此种应力腐蚀开裂的主要因素之一。因此,准确评估接管安全端异种金属接头... 接管安全端异种金属焊接接头是压水堆核电站中连接主设备低合金钢压力容器接管嘴与不锈钢管道的一种典型结构,易发生一次侧应力腐蚀开裂,而焊接残余拉应力是造成此种应力腐蚀开裂的主要因素之一。因此,准确评估接管安全端异种金属接头的焊接残余应力分布至关重要。通过有限元模拟研究焊接残余应力旨在保障核电设备的结构完整性。介绍了接管安全端异种金属焊接接头的结构、材料与焊接工艺特点,综述了有限元模拟方法预测异种金属焊接接头残余应力分布的数值计算工作和典型流程,以及诸多因素对有限元模拟异种金属焊接接头残余应力的影响。 展开更多

关键词 接管安全端 异种金属焊接接头 焊接残余应力 应力腐蚀开裂 有限元模拟

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321/690异种金属焊接接头的腐蚀疲劳行为研究 被引量：4

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作者 孙永铎 汪家梅 +2 位作者 芦丽莉 王理 邱绍宇 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期85-87,97,共4页

采用1/2紧凑拉伸(compact tension,CT)试样,研究了690镍基合金与321不锈钢异种金属焊接接头在同一温度下含氧和除氧两种环境下的裂纹扩展行为,以及在相同含氧量的情况下应力强度因子对焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表... 采用1/2紧凑拉伸(compact tension,CT)试样,研究了690镍基合金与321不锈钢异种金属焊接接头在同一温度下含氧和除氧两种环境下的裂纹扩展行为,以及在相同含氧量的情况下应力强度因子对焊接接头的腐蚀疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,含氧和除氧两种水环境中,裂纹扩展速率均随应力强度因子K的升高而升高,并且焊接接头在除氧环境中有较高的开裂敏感性。 展开更多

关键词 异种金属焊接接头 腐蚀疲劳 1/2CT试样 裂纹扩展速率

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321-52M-690异种金属焊接接头的应力腐蚀开裂行为研究

4

作者 何琨 汪家梅 张乐福 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1279-1285,共7页

采用慢应变速率拉伸(SSRT)和高温电化学相结合的方法,研究了外加电位对321-52M-690异种金属焊接接头在含Cl-高温高压水中应力腐蚀开裂(SCC)倾向的影响规律。结果表明,在300℃、50ppm Cl-环境下,焊接接头的SCC敏感性随电极电位(-700^+100... 采用慢应变速率拉伸(SSRT)和高温电化学相结合的方法,研究了外加电位对321-52M-690异种金属焊接接头在含Cl-高温高压水中应力腐蚀开裂(SCC)倾向的影响规律。结果表明,在300℃、50ppm Cl-环境下,焊接接头的SCC敏感性随电极电位(-700^+100mV)的升高而增大,且存在一个介于0^+50mV(vs.SHE)之间的临界电位Ecrit。当电极电位低于Ecrit时,焊接接头的SCC敏感性较小,SCC敏感性指数ISSRT基本在40%左右,断裂形式为外力主导的塑性开裂;当电极电位高于Ecrit时,ISSRT急剧增加至70%以上,断裂形式为腐蚀主导的脆性开裂。试样断裂位置均位于硬度最低的321母材处,表明在321/690异种金属焊接接头中321母材对SCC最为敏感,故进一步探讨了321不锈钢的应力腐蚀开裂行为和机理。 展开更多

关键词 321-52M-690异种金属焊接接头 应力腐蚀开裂 慢应变速率拉伸 高温电化学 腐蚀电位

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面内、面外拘束交互作用下异种金属焊接接头的断裂行为

5

作者 杨杰 王雷 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期9-17,23,共10页

为了对异种金属焊接接头进行准确的结构完整性评定,以核电安全端52M镍基合金异种金属焊接接头最薄弱位置熔合区为研究对象,通过室温断裂力学试验和断口形貌观察等对面内、面外拘束交互作用下异种金属焊接接头的断裂行为进行研究。结果表... 为了对异种金属焊接接头进行准确的结构完整性评定,以核电安全端52M镍基合金异种金属焊接接头最薄弱位置熔合区为研究对象,通过室温断裂力学试验和断口形貌观察等对面内、面外拘束交互作用下异种金属焊接接头的断裂行为进行研究。结果表明:在低面内、低面外拘束作用下,试样发生了高延性断裂,其J-R曲线较高;在低面内、高面外拘束作用下,试样在靠近初始裂纹的位置发生了延性断裂,在远离初始裂纹的位置发生了脆性断裂和延性断裂共存的混合断裂,其J-R曲线居中;在高面内、低面外拘束下和高面内、高面外拘束作用下,试样均发生了以脆性断裂为主的混合断裂,其J-R曲线均较低。 展开更多

关键词 面内拘束 面外拘束 异种金属焊接接头 断裂行为 熔合区

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基于微小试样的薄壁异种金属高能束焊接接头界面区局部力学性能表征

6

作者 范凯 钟继如 《载人航天》 北大核心 2025年第2期212-219,共8页

获取准确的界面区局部力学性能,以实现航天器各组件中薄壁异种金属焊接接头完整性分析。首先通过小冲杆试验测得界面区不同位置材料试样的力-挠度曲线,再采用有限元模拟反演得到典型区域(母材、熔合区、热影响区)的真应力-真塑性应变曲... 获取准确的界面区局部力学性能,以实现航天器各组件中薄壁异种金属焊接接头完整性分析。首先通过小冲杆试验测得界面区不同位置材料试样的力-挠度曲线,再采用有限元模拟反演得到典型区域(母材、熔合区、热影响区)的真应力-真塑性应变曲线和GTN损伤参数,最后通过数值计算和比例试样拉伸试验模拟确定典型区域材料的屈服强度和抗拉强度,并与试板性能测定数据进行对比。结果表明:薄壁1050A/5A06焊接接头中1050A母材区、熔合区、热影响区、5A06母材区的真应力-塑性应变曲线、屈服强度和抗拉强度均依次升高,同时得到的材料强度与实际拉伸试验得到的强度值相当,说明基于微小试样的薄壁异种金属高能束焊接接头界面区局部力学性能预测可行有效。 展开更多

关键词 薄壁异种金属焊接接头 局部力学性能 小冲杆试验 有限元反演 结构完整性

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不同屈服强度匹配下焊接接头裂纹尖端微观区域的研究 被引量：3

7

作者 薛河 孙剑伟 《热加工工艺》 CSCD 北大核心 2016年第21期239-241,245,共4页

异种金属焊接接头已成为严重影响核电关键焊接结构环境致裂的主要问题之一。本文针对异种金属安全端焊接接头材料的力学性能不均匀性,通过建立安全端焊接接头有限元模型,得到了焊接材料屈服强度失配对裂纹裂尖微观区域应力应变的影响规律。

关键词 异种金属焊接接头 屈服强度失配 应力应变 有限元

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残余应力场下核电焊接接头应力腐蚀裂纹扩展特性研究 被引量：2

8

作者 孙剑伟 《热加工工艺》 北大核心 2019年第1期235-239,共5页

焊接残余应力是引发核电一回路安全端异种金属焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)裂纹的主要应力来源。借助ABAQUS软件中的扩展有限元方法(XFEM),通过建立安全端焊接接头有限元模型,研究了残余应力场下裂纹的扩展规律,并利用子模型技术研究了裂... 焊接残余应力是引发核电一回路安全端异种金属焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)裂纹的主要应力来源。借助ABAQUS软件中的扩展有限元方法(XFEM),通过建立安全端焊接接头有限元模型,研究了残余应力场下裂纹的扩展规律,并利用子模型技术研究了裂纹尖端应力应变场分布规律。研究结果表明,随着裂纹的不断扩展,裂纹的长度增加,塑性变形的面积增加,裂纹偏移量增大。裂纹扩展初期,裂尖附近很大范围内存在较高的应力,随着裂纹的不断扩展,裂尖附近的应力不断减小。 展开更多

关键词 异种金属焊接接头 残余应力场 应力应变 扩展有限元

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裂纹位置对焊接接头结构力学行为的影响

9

作者 孙剑伟 孙建国 王帅 《工具技术》 2020年第10期81-85,共5页

借助有限元数值模拟方法分析了不同界面位置处应力腐蚀裂纹裂尖力学特性。结果表明:堆焊层是容易失效的薄弱部位;当界面位置施加载荷超过工作载荷时,裂尖应力反而随载荷的增加而降低,这与材料内部的加工硬化有关;其结构完整性的准确分... 借助有限元数值模拟方法分析了不同界面位置处应力腐蚀裂纹裂尖力学特性。结果表明:堆焊层是容易失效的薄弱部位;当界面位置施加载荷超过工作载荷时,裂尖应力反而随载荷的增加而降低,这与材料内部的加工硬化有关;其结构完整性的准确分析和评定对保障核电设备的安全可靠性具有重要意义。 展开更多

关键词 异种金属焊接接头 应力 应变 有限元

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反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力模拟及其焊接参数优化研究 被引量：3

10

作者 陈文杰 纪冬梅 《精密成形工程》 北大核心 2024年第2期108-116,共9页

目的针对反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力较大易导致应力腐蚀开裂的问题,探究焊接工艺参数对焊接残余应力的影响,并寻找最佳工艺参数。方法利用有限元参数化建模方法建立反应堆压力容器接管安全端的三维热-力耦合模型,模拟其焊接... 目的针对反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力较大易导致应力腐蚀开裂的问题,探究焊接工艺参数对焊接残余应力的影响,并寻找最佳工艺参数。方法利用有限元参数化建模方法建立反应堆压力容器接管安全端的三维热-力耦合模型,模拟其焊接过程,研究焊接残余应力的变化情况。采用正交试验设计法分析了焊接电流、焊接速度及层间冷却时间对焊后最大等效应力的影响,建立了焊后最大等效应力与焊接电流、焊接速度及层间冷却时间的二次回归模型,基于该模型利用遗传算法寻优焊接参数。结果焊接残余应力峰值靠近熔合区位置,残余应力较高,超过了材料的屈服应力;各参数按对焊后等效残余应力峰值的影响由大到小的顺序依次为焊接速度、焊接电流、层间冷却时间。正交试验所得最佳工艺参数如下:焊接电流为610 A,焊接速度为20 mm/s,层间冷却时间为400 s,经遗传算法进一步优化后所得的最佳参数如下:焊接电流为610 A,焊接速度为23 mm/s,层间冷却时间为427 s。通过仿真验证遗传算法优化结果,得到焊接残余应力的峰值为373 MPa,比未优化前减小了44 MPa。结论优化后的工艺参数有效降低了焊接残余应力,提高了反应堆压力容器接管安全端服役过程中的安全性,该研究方法可为实际焊接生产提供一定的参考。 展开更多

关键词 异种金属焊接接头 热力耦合 二次回归正交试验 遗传算法 焊接参数优化

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不同竖向地震载荷下52M镍基合金DMWJ断裂行为数值模拟 被引量：1

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作者 袁宏伟 杨杰 +1 位作者 崔巍 陈浩峰 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1469-1475,共7页

以核电安全端异种金属焊接接头(DMWJ)为研究对象,选用4个不同拘束的含中心裂纹单边缺口弯曲(SENB)试样,通过质量加速度施加法,分别对其施加5个地震烈度和3个实际地震下的竖向地震载荷,对不同竖向地震载荷和不同拘束下核电站DMWJ的断裂... 以核电安全端异种金属焊接接头(DMWJ)为研究对象,选用4个不同拘束的含中心裂纹单边缺口弯曲(SENB)试样,通过质量加速度施加法,分别对其施加5个地震烈度和3个实际地震下的竖向地震载荷,对不同竖向地震载荷和不同拘束下核电站DMWJ的断裂行为及竖向地震载荷与拘束效应的交互作用进行数值模拟。结果表明:随着地震烈度的增加,DMWJ的J-R曲线逐渐降低。与高拘束相比,低拘束时J-R曲线降低较为明显,这与不同拘束下DMWJ的断裂模式有关。实际地震载荷所引起的J-R曲线的改变不仅与地震震级有关,还与地震波的加速度时程曲线有关。 展开更多

关键词 地震载荷 拘束效应 异种金属焊接接头 断裂行为 竖向地震

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