低匹配對接接頭幾何形狀對接頭彎曲性能的影響.pdf

1、高強(qiáng)鋼采用低強(qiáng)匹配焊接，可提高焊縫韌性、降低冷裂紋，且可降低預(yù)熱溫度或進(jìn)行不預(yù)熱焊接，且通過對低匹配焊接接頭幾何形狀優(yōu)化可以獲得與等匹配相同或接近的靜載承載能力和疲勞性能。但是高強(qiáng)鋼低匹配彎曲性能不良限制了它的廣泛應(yīng)用。本文針對高強(qiáng)鋼低匹配接頭存在的這一問題，運(yùn)用焊接相關(guān)的力學(xué)理論結(jié)合有限元數(shù)值模擬技術(shù)，提出了通過對低合金高強(qiáng)鋼低匹配焊接接頭幾何形狀進(jìn)行優(yōu)化而提高高強(qiáng)度鋼焊接結(jié)構(gòu)彎曲性能的方案，并用彎曲試驗(yàn)對有限元優(yōu)化方案的實(shí)際效果進(jìn)行

2、驗(yàn)證。結(jié)果證明，通過對低匹配焊接接頭的尺寸細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，可以提高低匹配接頭的彎曲性能，從而使高強(qiáng)鋼焊接匹配比有了更加廣泛的選擇范圍。
　　借助于大型工程軟件MSC.MARC，采用有限元分析技術(shù)，考察了接頭幾何參數(shù)對其彎曲性能的影響，對高強(qiáng)鋼低強(qiáng)匹配的對接接頭進(jìn)行了以提高冷彎性能為目的的優(yōu)化設(shè)計(jì)。研究了常規(guī)等匹配對接接頭、常規(guī)低匹配對接接頭及按照幾何參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的低匹配對接接頭在彎曲載荷下金屬的流變行為及開裂傾向。結(jié)果表明，優(yōu)化幾何

3、形狀參數(shù)的低匹配焊接接頭的彎曲角明顯高于常規(guī)低匹配對接接頭的彎曲角。優(yōu)化接頭在焊縫內(nèi)部熔合線附近母材幾何突變點(diǎn)的開裂傾向較大，而常規(guī)接頭裂紋萌生于焊縫表面。
　　按照理論研究結(jié)果制作了優(yōu)化設(shè)計(jì)的接頭，進(jìn)行了彎曲試驗(yàn)，把優(yōu)化低匹配接頭的彎曲性能與低匹配及等匹配的常規(guī)接頭的彎曲性能進(jìn)行分析。優(yōu)化的低匹配接頭的彎曲性能明顯優(yōu)越于自然成型的低匹配接頭，也略優(yōu)于等匹配接頭，即用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有限元分析的正確性和接頭優(yōu)化方案的可行性。