噴涂層對十字接頭焊趾裂紋應力強度因子的影響

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

2、降低。對于確定的裂紋尺寸、形狀，裂紋尖端的應力強度因子隨涂層彈性模量的增加而降低。當!BC!DE$9%，二維模型中"#$E$9F!G時，噴涂后裂紋尖端應力強度因子降低了%!9GH；三維模型中"#$E$9F!G，"#%E$9!時，噴涂后裂紋尖端的應力強度因子降低了I!9%H。關鍵詞：應力強度因子；有限元分析；焊接接頭；等離子噴涂中圖分類號：&4I$G##文獻標識碼：(##文章編號：$!G@J@%$K（!$$%）$!JLGJ$I張中平$#序##言重要參量。焊接接頭中應力強度因子的一般表達［G］式為試驗表明，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力強度因子狀突變，另一方面在焊接接頭中，尤其是在焊趾處，修正系數；*指無量綱的裂紋形狀修正系數；+為施不可避免地存在夾渣、切口、咬邊、微裂紋等缺陷。加的應力范圍。國內外學者對系數()的計算及其焊接缺陷，特別是二維缺陷，加劇了接頭焊趾處的應表達式的擬合進行了大量的研究工作。［F］力集中，對焊接結構的疲勞性能影響很大。國內N>

4、短，整個構件的疲勞壽命基本由裂紋擴展壽命決Q"-E（%!&,），（!）定。在進行軸向非承載十字焊接頭疲勞試驗時，發(fā)Q,現疲勞裂紋往往在焊趾處萌生，以,形裂紋擴展。式中：!&,為應力強度因子范圍（!&E&R>SJ&ROT）；因此研究焊接裂紋的擴展對結構壽命估算具有重要%、-是與材料有關的常數?？梢娫诮蛔冚d荷作用意義。下，應力強度因子幅值&&是控制疲勞裂紋擴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參量。善截面形狀變化，降低該處的應力集中，提高焊接結焊趾處的缺陷主要包括生產過程中形成的裂構的疲勞強度。國內外學者對焊趾處微裂紋應力強紋、氣孔、夾渣、未熔合等，以及在服役過程中產生的度因子的

5、計算及其表達式的擬合進行了大量的研究疲勞裂紋、腐蝕裂紋等。在一些標準中把不連續(xù)性［!M%］工作，但是，目前還很少報道有關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。此時裂層對焊趾處微裂紋應力強度因子影響的報道。應用紋、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*，計算等離子噴涂前后連續(xù)性缺陷；在不同的標準中，平面缺陷均以包絡它非承載十字焊接頭焊趾處微裂紋尖端應力強度因子。的矩形高度予以理想化，并以此作為適于使用原則安全評定的缺陷尺寸，對表面缺陷其尺寸為"（高F#斷裂參量的數值模擬度）和!（%長度），對埋藏缺陷其尺寸為!"和!%。為了進行應力強度因子計算，表面缺陷

6、和埋藏缺陷均應力強度因子是衡量裂紋尖端區(qū)應力場強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#報第$%卷影響。化的整體模型，需要將模型分為多個幾何面，分別進研究的焊趾裂紋屬于表面缺陷，其尺寸為!（高行有限元網格劃分，圖7顯示了!’$’*6&$8時斷裂度）和$（"長度）。但在焊接接頭部位進行等離子噴模型在裂紋尖端附近的單元劃分情況。涂后，焊趾裂紋則由表面缺陷轉換為埋藏缺陷。為了便于計算結果比較，仍使用噴涂前的表面裂紋尺寸來描述噴涂后的埋藏裂紋，即計算時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算了焊趾裂紋的應力強度因子。計算采用的接頭結構見圖&，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#$%&6"78,9*$4(-/$,-3):$-$.(()(4(-.4,*()/展。板厚$’!((，寬度%’)*((，施加的應力大小為!’&**+,-，方向如圖中所示。計算是在以下假設條件下進行的。（&）假定試樣所用材料為&./&!01231不銹鋼，［%］彈性模量&4’