0 序 言
多数金属构件都是通过焊接形式连接而成的,在焊接结构中,缺陷的存在降低了结构的承载能力. 研究表明裂纹的扩展方式取决于构件的承载状况[1]. 目前关于焊接构件的断裂行为的研究,大多为不考虑残余应力及热影响区的影响,将焊接接头简化成焊缝和母材的“双材料”模型[2-3],分析实际焊接接头的断裂行为. 而热影响区性能对焊接结构断裂的影响,尤其是对非匹配焊接接头热影响区(HAZ,heat affected zone)裂纹的影响研究较少. 已有的研究结果认为,焊接结构的性能不均性对焊接接头的断裂行为有严重影响[4]. 近几年已有学者在研究,考虑热影响区影响时带裂纹焊接接头的断裂行为,Spurrier等人[5]对大量海洋工程用钢的非匹配焊接接头进行了裂纹试验研究,发现高匹配接头明显降低了HAZ裂纹的扩展驱动力. Jua等人[6]在研究带裂纹非匹配焊接接头断裂时,指出力学性能不均匀对热影响区断裂行为的影响很大. Lei等人[7]研究表明,采用理想的双材料结构模型研究焊缝的力学性能和尺寸对接头性能的影响,其缺点是无法对非匹配焊接接头屈服强度和抗拉强度作出直接评价.大量研究表明,有关热影响区力学性能和几何参数对非匹配焊接接头HAZ裂纹的断裂有怎样的影响规律尚需进一步研究.
文中通过非匹配焊接接头“理想三材料”模型,基于有限元软件计算,分析热影响力学性能及几何尺寸对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的影响,为有效控制非匹配焊接接头HAZ裂纹的失效,提供安全、可靠性的技术保障.
盐胁迫会抑制植物的生长发育。当土壤含盐量过高时,会严重影响冰叶日中花的生理生化反应,造成其减产,甚至导致植株死亡。
1 非匹配焊接接头“理想三材料”结构模型及验证
焊接热循环这一特定工艺会造成焊缝合金元素不同程度烧损、HAZ晶粒度及各区的组织不同,造就接头各区力学性能的不均匀,同时还改变了HAZ的几何尺寸.
事实上,无论是在设备制造过程中还是设备使用过程中,造成的安全隐患大多出现在焊接接头的热影响区[8-9],目前国际上普遍采用“双材料”模型,研究焊接接头HAZ裂纹的断裂. 文献[10-11]的研究结果显示,焊接接头“双材料”模型研究HAZ裂纹的断裂,结果是不准确的. 为深入研究热影响区性能对非匹配焊接接头HAZ裂纹断裂的影响,文献[11]提出了在“双材料模型”的基础上,计入热影响区性能,将实际含裂纹非匹配焊接接头简化为焊缝、热影响区和母材的“理想三材料”简化模型,如图1所示,其中,焊缝半宽为H,热影响区宽度为h,裂纹半长为a,裂纹尖端到表面的距离为L,焊缝匹配系数MW、热影响区匹配系数MH,并作如下定义
式中:σYW,σYB,σYH 分别为焊缝屈服应力、母材屈服应力、热影响区屈服应力.
图1 非匹配焊接接头HAZ裂纹“三材料”简化模型
Fig.1 Scheme of a tri-material assumption of mismatched welded joint with a HAZ crack.
“理想三材料”结构简化模型的建立,很好地揭示焊缝、热影响区及其宽度对非匹配焊接接头裂纹断裂行为的影响. 为解决HAZ力学性能及几何尺寸对焊接接头HAZ裂纹安全与失效的影响,提供了研究平台.
为分析“理想三材料”简化模型在非匹配焊接接头HAZ裂纹断裂研究中的适用可靠性,文中采用理想三材料简化结构的有限元模型计算非匹配焊接接头屈服强度并与试验结果进行对比验证.
试验材料选用16MnR钢,热轧供货板材,尺寸 500 mm × 200 mm × 16 mm,单边坡口 30°,焊接材料为焊条 J427(φ3.2,φ5.0),J507(φ3.2,φ5.0),为了得到不同的热影响区性能,拟采用小直径焊条用小热输入、大直径焊条用大热输入的不同焊接热输入法,重点区别热影响区屈服强度及宽度的不同.拉伸试样按照国家标准《金属拉伸试验方法》要求制作,采用全厚度拉伸,按国家标准GB/T228—《金属材料室温拉伸试验方法》,在万能程序试验机上对试样进行拉伸试验,其拉伸速度为2 mm/min,试验环境温度为室温,以0.2%塑性变形的工程应力确定屈服强度,试验结果如图2.
图2 有限元分析结果和试验结果的比较
Fig.2 Compare of FE analysis with experiment
有限元方法可以模拟焊接接头的结构细节和材料的不均匀性,同时简便的估算方法在工程结构的完整性评定中更具有实用性,大型通用有限元软件ABAQUS提供了应力-应变分析的功能[12],可计算不同力学性能及几何尺寸的非匹配焊接接头屈服强度. 文中根据试验用试样的结构分区,测定焊缝、热影响区、母材各区硬度值,使用硬度与强度经验公式确定每个试样中接头各部分的真应力-真应变曲线[13],并将其作为材料性能输入到“理想三材料”简化结构的有限元模型(图3)中对应的区域来准确地反映非匹配焊接接头力学性能不均匀性. 以施加载荷增量来模拟整个加载过程,以均匀分布载荷的形式施加在试验的试样端面上,每增加一步载荷,记录加载面的载荷与试样标距上的位移,得到加载过程中的工程应力和工程应变的关系曲线. 设有限元分析的试样尺寸与试验用试样几何尺寸相同,采用与试验拉伸试验相同的方法确定屈服强度,即也用引起0.2%塑性变形的工程应力确定,有限元分析结果如图2.
3)电价政策类:例如电蓄冷空调等电能替代技术运行成本受限于电价,因此为提高清洁能源消纳、提高终端电能占比,可以考虑相应电价补贴并制定用电方案,达到削峰填谷的双赢效果。
李老师扬了扬手中的档案袋,兴奋地说,不要说是下雪天,就是天上下铁,我也要来!今天周小羽没来学校,我特意来找他。告诉你们一个喜讯,周小羽的画在省里得了个大奖,几家媒体都报道了呢,为我们岭北镇小学,当然也为我们岭北镇争了光呢。你们看——
图3 非匹配焊接接头有限元分析的网格划分
Fig.3 Typical mesh used in the FE analyses for mismatched welded joint
比较有限元分析焊接接头强度结果和试验得到的焊接接头强度结果,可以看出,二者的偏差小于30 MPa,如图2所示. 可见非匹配焊接接头“理想三材料”简化模型是可靠及可信的.
2 HAZ裂纹启裂的预测方法
为有效控制非匹配焊接接头HAZ裂纹的断裂,裂纹启裂临界点的判断是高度复杂的过程. 然而无论试验研究还是理论研究,裂纹启裂的临界应力作为一种方便使用的确定裂纹启裂点的方法,得到了一些研究者的采纳,文中亦采用此种方法来作为裂纹启裂的临界点,利用“理想三材料”结构简化模型平台,研究HAZ力学性能及几何尺寸对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力变化规律影响.
“等等,把逃兵送师部,我到想听听他为什么要当逃兵,也想听听他是怎么躲过鬼子毒气弹的。”赵锡田做了个停止的动作。
又名顶真,即某段文字由若干短句组成,每一句的最后一个字(词)与下一句开头的第一个(词)相同。运用顶针修辞手法,不但能使句子结构整齐,语气贯通,而且能突出事物之间环环相扣的有机联系。例如:
图4 静载条件下不同工作应力的焊接结构破坏路径
Fig.4 Failure paths of welded structure of different working stress under static load
2.1 静载条件下非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力的本构方程
英国中央电力局颁布的R6提供了失效评定图,如图4,该标准提供了一种方便的评价结构由脆断至塑性失稳整个范围的失效评估方法. 失效评定图 (failure assessment diagram, FAD)的 y轴 (Kr轴)代表结构对脆性断裂的阻力,而x轴(Lr轴)代表结构对塑性失稳的阻力,失效评定曲线(failure assessment curve, FAC)插在这两极限失效模式之间,其典型的失效评定图由FAC和Lr=Lrmax竖线构成.在失效评定图中,由轴线与FAC构成的区域为安全区,裂纹在不同工作应力(σp)下的Lr,Kr值作为评定点,只要评定点 (Lr,Kr)落在 FAD图的FAC内的安全区,表明这时的裂纹没有启裂,此时裂纹是安全的,当评定点(Lr,Kr)落在FAD图的FAC外时,表明这时的裂纹已经启裂,开始扩展,可能稳态扩展,可能失稳扩展,需对裂纹进行失效评定和寿命预测,此时裂纹是危险的,当评定点(Lr,Kr)落在了FAD图的FAC上,则裂纹就处于极限状态,即这时的裂纹处于启裂临界点.
R6评定标准并给出了评定点Lr,Kr及FAC的本构方程表达式为
式中:KC为线弹性条件下应力强度因子;KIC为材料的断裂韧度;F 为外载荷;FYM(σ0.2,a)对应于含裂纹材料应力-应变曲线上0.2%塑性应变的屈服极限载荷.
FAC计算时, R6对焊接结构评定通常使用选择2曲线作为FAC.
式中:
为参考应力;
为参考应力
的总应变;E为弹性模量;
为屈服极限应力.
失效评定图方法是研究含缺陷焊接结构裂纹启裂的临界应力最直接、有效的方法,由于焊接热循环造成焊接接头的组织、几何特性和性能都不均匀,为了能使传统的失效评定图[14]用在非匹配焊接接头结构上,需将Lr,Kr及FAC与非匹配焊接接头的力学性能及几何尺寸相关;把传统的失效评定图转化为与非匹配焊接结构相关的失效评定图,即对参量Lr,Kr及FAC的本构方程表达式进行有效改造.
评定参量Kr,是为评定情况下裂纹的线弹性应力强度因子KC与裂纹所处材料的断裂韧度KIC之比. 其中,在线弹性条件下应力强度因子KC有
式中:JK为线弹性条件下裂纹驱动力;ν为材料泊松比.
在小应变条件下,式(7)可以延伸到弹塑性范围,在启裂时刻J积分与应力强度因子K满足式(7).然而裂纹所处材料的断裂韧度KIC,在研究中是非匹配焊接接头HAZ裂纹的断裂韧度,是与非匹配焊接接头HAZ裂纹力学性能及几何尺寸相关的函数,计算非常复杂. 由于裂纹体的断裂包括“启裂—稳态扩展—失稳扩展—断裂”几个过程. 断裂韧度KIC对应于平面应变裂纹失稳扩展的时刻[1],而延性断裂韧度JIC对应于裂纹开始扩展的时刻,即为启裂时刻;就是说延性断裂韧度JIC和断裂韧度KIC,二者对应于断裂过程中的不同时刻.
文献[15]提到,在平面应变条件下,由于裂纹尖端受三向拉应力的作用,当裂纹扩展量还很小时,R曲线趋于饱和的平坦状态,此时启裂点与临界失稳点基本一致,启裂时的KC与失稳时的KIC值基本相同,KC = KIC,故在临界失稳点也可使用式(7)得式 (8),即
因此,在计算非匹配焊接接头HAZ裂纹的断裂比Kr参量时,将式(7)和式(8)代入式(3),Kr表示为
式中:JIC为非匹配焊接接头热影响区裂尖区材料的断裂韧度;J为非匹配焊接接头HAZ裂纹不同力学性能及几何尺寸的裂纹扩展力,在研究的非匹配焊接接头结构上,可根据“理想三材料”结构的有限元模型计算其值. 可见非匹配焊接接头HAZ裂纹的断裂比Kr是一个与非匹配焊接接头HAZ裂纹力学性能及几何尺寸相关的参量.
评定参量Lr,是为评定情况下外加载荷F与含缺陷结构垮塌载荷FYM之比,在研究中,含缺陷结构垮塌载荷,是非匹配焊接接头HAZ裂纹结构的垮塌载荷,此垮塌载荷为对应于非匹配焊接接头HAZ裂纹屈服极限的载荷,由于塑性极限载荷与屈服极限应力成正比,根据式(4)可得
1.2.4 GRIM-19低表达细胞模型的建立 进行GRIM-19干涉RNA的设计,获得siRNA后,采用Lip 2000转染试剂盒转染HeLa细胞。GRIM-19 siRNA(1):GCAATGCCAACTTCGGCTT;GRIM-19 siRNA(2):GGCTTCACCTGGTACACTT。
数据挖掘又可以认为是从数据库中发现知识,是一个对大量数据进行分析的复杂过程,通过这一过程可以把未知的、有价值的模式等知识抽取挖掘出来。数据挖掘设计的学科领域很多,是一个交叉学科领域,使用的方法也很多,包括数据库技术、神经网络、可视化等等[2]。
式中:F为外载荷;FYM(σ0.2, a)对应于含HAZ裂纹非匹配焊接接头应力-应变曲线上0.2%塑性应变的屈服极限载荷;σp为裂纹区域工作应力;σ0.2eq为含HAZ裂纹的非匹配焊接接头的屈服极限应力.
肃南裕固族传统体育项目的推广受到当地地形、文化传统、风俗习惯以及裕固人“逐水草而居”的游牧生活影响,这些地理条件和自然因素不仅塑造了具有裕固族特色的传统体育项目和文化,同时也从根本上限制了裕固族传统体育的发展。
根据“理想三材料”结构的有限元模型可对非匹配焊接接头HAZ裂纹屈服极限应力计算,可见失效评定图中的Lr也是一个与非匹配焊接接头HAZ裂纹力学性能及几何尺寸相关的材料参量.
评定FAC,使用R6的选择2曲线作为FAC,这里把非匹配焊接接头等效为均质材料,它的失效评定曲线与传统的失效评定曲线相类似,只不过在非匹配焊接接头结构的失效评定曲线中,参考应力的总应变为对应于所评定非匹配焊接接头HAZ裂纹应力-应变曲线上对应于参考应力的总应变.
我似乎从人堆里看到了那个肉头煤老板。他的脸色难看极了。他大概已经意识到了事态的严重性,兴许把事情想到了最坏处。这个可恶的家伙,曾经还在大伙面前扬言西山固若金汤,原来是如此的不堪一击。兴许是这次事故太可怕了,下意识间使他毫不犹豫地做出了逃跑的选择。虽然他为自己数年的经营痛心疾首。他忽闪了一下,就不见了人影儿。
在研究的非匹配焊接接头HAZ裂纹中,参考应力
,可通过式(11)得出
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在研究的非匹配焊接接头HAZ裂纹中,总应变
可通过式(12)得出
式中:NM为非匹配焊接接头HAZ裂纹等效材料的应变硬化指数;E为弹性模量.
σ0.2eq是失效评定图方法涉及到的一个非匹配焊接接头的参量,它直接影响Lr参量的大小,而且通过Lr影响FAC的计算,可见FAC也是一个与非匹配焊接接头HAZ裂纹力学性能及几何尺寸相关的参量.
2.2 HAZ裂纹启裂的临界应力预测方法
将相同状态焊接接头不同工作应力水平的非匹配焊接接头HAZ裂纹评定点(Lr,Kr)的连线构成结构的破坏路径,如图4,破坏路径与FAC的交点为结构发生失效的临界点(LIC,KIC),即得出临界点的坐标值LIC,将LIC代入式(10)即可计算工作应力. 该临界点的工作应力为临界应力.
2.3 不同参数作用的HAZ裂纹启裂的临界应力有限元计算
有限元方法是目前计算裂纹断裂参量较理想的方法,另外高速的计算机和高效的计算法则,可便捷利用参数研究使计算、分析更加快速容易,成为了替代试验室试验的方法. 研究使用非匹配焊接接头“理想三材料”简化结构的有限元模型,利用刚刚建立的非匹配焊接结构失效评定参数的本构方程及HAZ 裂纹启裂的临界应力预测方法,计算HAZ裂纹启裂的临界应力值. 这里选用压力容器16MnR材料的焊接接头,假设焊缝、母材和热影响区具有相同的弹性膜量,E=210 GPa,相同的泊松比,ν = 0.3,各材料为各向同性. 母材屈服强度ReL =345 MPa,焊缝屈服强度匹配比分别为MW = 0.75,1.15,热影响区屈服强度匹配比分别为MH = 0.95,1.05,热影响区宽度h分别取为4,6,8 mm,裂纹位于热影响区中心,裂纹大小为a/W = 0.3,其热影响区材料断裂韧度JIC = 265 kJ/m2,非匹配焊接结构等效为均质材料时的应变硬化指数NM = 0.23.
汤泉池温泉、国家森林公园黄柏山、国家地质公园金刚台、道教圣地观音山和西河风景区已成为商城的名片,应继续做好深层次的开发,保持传统优势。同时,实施商城旅游的精品发展战略,突出传统旅游项目的特色,扩大吸引力和市场占有率。
模拟裂纹区的工作应力 σp分别为 0.25σH,0.5σH,0.75σH,1σH(σH 为静载条件下热影响区金属的屈服应力)四种应力水平,有限元计算不同的焊缝屈服强度、不同的热影响区屈服强度、不同的热影响区宽度下非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力值,获得HAZ裂纹启裂的临界应力σr如表1所示.
表1 静载条件下焊接接头HAZ裂纹的临界应力
Table1 Critical stress in welded structure with HAZ cracks under static load
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3 HAZ裂纹启裂临界应力预测方法的验证
力学性能失配接头的拉伸试样,在没有发生塑性变形前,拉伸试样处于单轴应力状态,当力学性能失配接头的拉伸试样发生塑性变形,应力状态发生变化,出现了三轴应力. 材料塑性变形的研究可知,材料塑性变形的有效作用力是剪应力,通常用Mises等效应力描述这种有效作用力,塑性变形达到启裂的Mises等效应力为裂纹启裂的临界应力.
研究非匹配焊接接头HAZ裂纹,在静载相同条件下,由于HAZ裂纹尖端存在高的应力集中区,当外加载荷产生的叠加应力集中区高应力达到材料的屈服应力时,HAZ裂纹尖端首先产生屈服,发生塑性变形,而随后的塑性变形受到屈服应力较高的材料的约束,从而产生了三轴应力. 通过HAZ 裂纹启裂临界应力有限元计算的数据(表1)表明,试样1和试样2热影响区屈服强度相同,且低于母材,而焊缝屈服强度不同,显示高匹配焊缝增加了热影响区裂纹的塑性约束水平,降低了其临界应力. 试样3和试样4热影响区屈服强度相同,且高于母材,而焊缝屈服强度不同,同样显示高匹配焊缝增加了热影响区裂纹的塑性约束水平,也降低了其临界应力. 从第一组和第二组试样对比可以看出,无论热影响区屈服强度小于母材还是大于母材,两组试样结果相同,热影响区裂纹的临界应力与所受的塑性约束有关,约束作用越大,裂纹的临界应力越小. 计算结果表明,高匹配焊缝接头的塑性约束作用降低HAZ裂纹的抗裂能力.
式中:Ns为待定的常数。Schmertmann建议Ns取值15。Robertson和Campanella(1988)在比较从孔压试验和十字板试验得出的灵敏度值后,提出Ns=6。Rad和Lunne提出Ns在5~10之间。本文取其平均值7.5。
Moltubakk等人[16]在研究焊接接头断裂时,采用试验和有限元方法,分别研究焊缝匹配强度及裂纹位置对热影响区断裂行为的影响,指出高匹配焊缝提高HAZ的应力水平,降低HAZ的抗裂能力.Zhang等人[17]在研究高匹配焊接接头的塑性变形时,也同样指出在高匹配焊缝会导致热影响区局部应力提高,进而降低热影响区裂纹起始阻力. 可以看出,“理想三材料”带HAZ裂纹的失效评定图法预测非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的结果和文献[16-17]的研究结果一致,表明非匹配焊接结构相关的失效评定图预测方法用来预测性能不均匀的非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力的变化趋势,结果可靠和可信,可以研究非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力变化.
4 热影响区性能对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响
在实际焊接过程中,由于焊接工艺参数的变化,造成焊接接头HAZ力学性能发生变化,也使HAZ的几何尺寸发生改变. 因此,确定HAZ性能参数对HAZ裂纹启裂的影响,有利于综合设计焊接工艺,从而提高焊接接头的质量,文中通过非匹配焊接结构相关的失效评定图预测方法,讨论热影响区性能对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力的影响.
却见那店主取出一只尺来长的黑丝绒板,一端略小些,上面一个个缝眼嵌满钻戒。她伏在桌上看,易先生在她旁边也凑近了些来看。
4.1 热影响区力学性能对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响
假定焊接接头内焊缝屈服强度一定,改变焊接接头HAZ屈服强度,讨论其对焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响.
由HAZ 裂纹启裂临界应力有限元计算(表1)的研究数据表明,试样1与试样3是相同低匹配焊缝,而HAZ屈服强度不同,结果表明,低HAZ屈服强度降低其裂纹启裂临界应力;试样2与试样4是相同高匹配焊缝,而HAZ屈服强度不同,结果同样表明,低HAZ屈服强度降低其裂纹启裂临界应力.可以看出,无论是低匹配焊缝还是高匹配焊缝的非匹配焊接接头,在焊缝屈服强度相同的情况下,HAZ裂纹材料屈服强度越低,非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力越小,显示焊接接头的热影响区软化明显降低HAZ的抗裂能力.
4.2 热影响区几何性能对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响
根据焊接接头内不同的焊缝屈服强度,不同的焊接接头HAZ屈服强度,改变热影响区宽度h,研究焊接接头HAZ裂纹启裂的临界应力的变化.
4.2.1 在低匹配焊缝的焊接接头中(MW<1)
MH<1(热影响区软化),在静载相同条件下,力学性能失配接头的有限元计算结果如图5所示,热影响区裂纹的临界应力与所受的塑性约束的变形状态有关. 在低匹配焊缝的焊接接头中,MH<1热影响区软化,热影响区裂纹的塑性变形处于母材塑性约束和可以向焊缝延伸的变形状态下,随HAZ的变形体增大明显减小了HAZ裂纹启裂临界应力,热影响区裂纹尖端的塑性变形,在其较宽所受的约束要比热影响区的宽度较窄时大[13],热影响区裂纹的临界应力随着热影响区宽度的增加而降低HAZ的抗裂能力,软化区宽度越大越易启裂.
图5 静载条件下焊接结构带HAZ裂纹的临界应力
Fig.5 Critical stress in welded structure with HAZ cracks under static load
MH>1(热影响区硬化),在静载相同条件下,力学性能失配接头的有限元计算结果如图5所示,由于热影响区硬化,在低匹配焊接接头中,MH>1热影响区的屈服强度比焊缝、母材的屈服强度大,HAZ裂纹尖端塑性变形可以向接头的焊缝区、母材区延伸,热影响区裂纹尖端的塑性变形处于可以向焊缝和母材延伸的变形状态下,随着热影响区硬化宽度h的增加,热影响区裂纹临界应力越大. 增加硬化区宽度明显提高了HAZ裂纹启裂临界应力,增加HAZ的抗裂能力.
4.2.2 在高匹配焊缝的焊接接头中(MW>1)
MH<1(热影响区软化),在静载相同条件下,力学性能失配接头的有限元计算结果如图6所示,在高匹配焊缝的焊接接头中,MH<1热影响区软化,热影响区裂纹尖端的塑性变形处于焊缝和母材的双向塑性约束的变形状态下,随HAZ的变形体增大明显降低HAZ的抗裂能力,热影响区裂纹尖端的塑性变形,在其较宽所受的约束要比热影响区宽度较窄时大,随着热影响区宽度h的增加,热影响区的临界应力越小,软化区宽度越大易启裂.
图6 静载条件下焊接结构带HAZ裂纹的临界应力
Fig.6 Critical stress in welded structure with HAZ cracks under static load
MH>1(热影响区硬化),在静载相同条件下,力学性能失配接头的有限元计算结果如图6所示,热影响区裂纹尖端的塑性变形处于焊缝的塑性约束,另一方面,MH>1 HAZ裂尖塑性变形可以向母材延伸.热影响区在受高匹配焊缝的塑性约束和塑性变形可向母材延伸的变形状态下,随HAZ的变形体增大明显降低HAZ的抗裂能力,热影响区裂纹尖端的塑性变形,在其较宽所受的约束要比热影响区的宽度较窄时大,随着热影响区宽度h的增加,热影响区的临界应力越小,硬化区宽度越大越易启裂.
由图6还可以看出,在同一荷载下,塑性约束越大,影响越大,裂纹临界应力相对于参考情况降低得越多,在高匹配焊缝的焊接接头中,在受高匹配焊缝的塑性约束同时,受母材塑性约束的软化区裂纹临界应力比不受母材塑性约束的硬化区裂纹的临界应力小.
综上所述,通过研究焊缝金属、热影响区金属和母材金属不匹配力学性能及热影响区宽度对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响,揭示了非匹配焊接接头HAZ裂纹受到塑性约束作用越大,HAZ裂纹启裂的临界应力越小,在有塑性约束的变形状态下随HAZ的变形体增大明显降低HAZ的抗裂能力,而在双向自由延伸的变形状态下,随HAZ的变形体增大明显增加HAZ的抗裂能力. 这种力学性能及几何参数对非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂临界应力的影响规律表明,热影响区力学性能及几何参数对焊接接头裂纹启裂影响较大,不可忽视,非匹配焊接接头HAZ裂纹断裂启裂行为与焊接热循环有着密切关系. 焊接工作者可通过焊接热循环控制热影响区力学性能及几何尺寸降低非匹配焊接接头HAZ裂纹启裂的风险.
5 结 论
(1) 高匹配焊缝促进HAZ裂纹启裂.
(2) 热影响区软化促进HAZ裂纹启裂.
(3) 低匹配焊缝,热影响区软化时,增加热影响软化区宽度促进HAZ裂纹启裂;热影响区硬化时,减小热影响硬化区宽度促进HAZ裂纹启裂.
(4) 高匹配焊缝,热影响区软化时,增加热影响软化区宽度促进HAZ裂纹启裂;热影响区硬化时,增加热影响硬化区宽度促进HAZ裂纹启裂.
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