噴涂層對(duì)十字接頭焊趾裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子的影響

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1、第!"卷#第!期焊接學(xué)報(bào)6789!"###)79!!$$%年!月&’()*(+&,-)*-.&/0+/,)(1023,)4,)*&,&5&,-).:;<=>

2、降低。對(duì)于確定的裂紋尺寸、形狀，裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子隨涂層彈性模量的增加而降低。當(dāng)!BC!DE$9%，二維模型中"#$E$9F!G時(shí)，噴涂后裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子降低了%!9GH；三維模型中"#$E$9F!G，"#%E$9!時(shí)，噴涂后裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子降低了I!9%H。關(guān)鍵詞：應(yīng)力強(qiáng)度因子；有限元分析；焊接接頭；等離子噴涂中圖分類號(hào)：&4I$G##文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：(##文章編號(hào)：$!G@J@%$K（!$$%）$!JLGJ$I張中平$#序##言重要參量。焊接接頭中應(yīng)力強(qiáng)度因子的一般表達(dá)［G］式為試驗(yàn)表明，在交變載荷作用下，非承載十字接頭!&’()*+!""，（F）往往在焊趾處失效，一方面是由于

3、焊接接頭幾何形式中：()為因焊接接頭存在而引起的應(yīng)力強(qiáng)度因子狀突變，另一方面在焊接接頭中，尤其是在焊趾處，修正系數(shù)；*指無量綱的裂紋形狀修正系數(shù)；+為施不可避免地存在夾渣、切口、咬邊、微裂紋等缺陷。加的應(yīng)力范圍。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)系數(shù)()的計(jì)算及其焊接缺陷，特別是二維缺陷，加劇了接頭焊趾處的應(yīng)表達(dá)式的擬合進(jìn)行了大量的研究工作。［F］力集中，對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能影響很大。國內(nèi)N>

4、短，整個(gè)構(gòu)件的疲勞壽命基本由裂紋擴(kuò)展壽命決Q"-E（%!&,），（!）定。在進(jìn)行軸向非承載十字焊接頭疲勞試驗(yàn)時(shí)，發(fā)Q,現(xiàn)疲勞裂紋往往在焊趾處萌生，以,形裂紋擴(kuò)展。式中：!&,為應(yīng)力強(qiáng)度因子范圍（!&E&R>SJ&ROT）；因此研究焊接裂紋的擴(kuò)展對(duì)結(jié)構(gòu)壽命估算具有重要%、-是與材料有關(guān)的常數(shù)?？梢娫诮蛔冚d荷作用意義。下，應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值&&是控制疲勞裂紋擴(kuò)展的在接頭焊趾處等離子噴涂低彈性模量涂層可改重要力學(xué)參量。善截面形狀變化，降低該處的應(yīng)力集中，提高焊接結(jié)焊趾處的缺陷主要包括生產(chǎn)過程中形成的裂構(gòu)的疲勞強(qiáng)度。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)焊趾處微裂紋應(yīng)力強(qiáng)紋、氣孔、夾渣、未熔合等，以及在服役過程中產(chǎn)生的度因子的

5、計(jì)算及其表達(dá)式的擬合進(jìn)行了大量的研究疲勞裂紋、腐蝕裂紋等。在一些標(biāo)準(zhǔn)中把不連續(xù)性［!M%］工作，但是，目前還很少報(bào)道有關(guān)低彈性模量涂缺陷分為平面不連續(xù)性和體積不連續(xù)性。此時(shí)裂層對(duì)焊趾處微裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子影響的報(bào)道。應(yīng)用紋、未熔合、未焊透和其它類型裂紋缺陷屬于平面不大型有限元分析軟件()*A*，計(jì)算等離子噴涂前后連續(xù)性缺陷；在不同的標(biāo)準(zhǔn)中，平面缺陷均以包絡(luò)它非承載十字焊接頭焊趾處微裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子。的矩形高度予以理想化，并以此作為適于使用原則安全評(píng)定的缺陷尺寸，對(duì)表面缺陷其尺寸為"（高F#斷裂參量的數(shù)值模擬度）和!（%長度），對(duì)埋藏缺陷其尺寸為!"和!%。為了進(jìn)行應(yīng)力強(qiáng)度因子計(jì)算，表面缺陷

6、和埋藏缺陷均應(yīng)力強(qiáng)度因子是衡量裂紋尖端區(qū)應(yīng)力場強(qiáng)度的分別假定為半橢圓形裂紋和橢圓形埋藏裂紋。研究表明，對(duì)于表面缺陷和埋藏缺陷，高度尺寸起主要收稿日期：!$$GJ$%J!$#!"焊#接#學(xué)#報(bào)第$%卷影響。化的整體模型，需要將模型分為多個(gè)幾何面，分別進(jìn)研究的焊趾裂紋屬于表面缺陷，其尺寸為!（高行有限元網(wǎng)格劃分，圖7顯示了!’$’*6&$8時(shí)斷裂度）和$（"長度）。但在焊接接頭部位進(jìn)行等離子噴模型在裂紋尖端附近的單元?jiǎng)澐智闆r。涂后，焊趾裂紋則由表面缺陷轉(zhuǎn)換為埋藏缺陷。為了便于計(jì)算結(jié)果比較，仍使用噴涂前的表面裂紋尺寸來描述噴涂后的埋藏裂紋，即計(jì)算時(shí)采用的埋藏裂紋尺寸為!#$"。$#有限元模型分別用

7、二維和三維有限元模型計(jì)算了焊趾裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。計(jì)算采用的接頭結(jié)構(gòu)見圖&，模圖6"二維有限元模型型中的裂紋均位于焊趾部位，且垂直于試樣表面擴(kuò)#$%&6"78,9*$4(-/$,-3):$-$.(()(4(-.4,*()/展。板厚$’!((，寬度%’)*((，施加的應(yīng)力大小為!’&**+,-，方向如圖中所示。計(jì)算是在以下假設(shè)條件下進(jìn)行的。（&）假定試樣所用材料為&./&!01231不銹鋼，［%］彈性模量&4’