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1.
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焊接接头超高周疲劳实验研究
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刘永杰 何超 方冬慧 王清远《实验力学》,2011年第26卷第5期
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本文基于超声疲劳振动技术,设计了三种焊接接头试样(圆形对接焊接试样及其喷丸处理试样和板状十字焊接试样),并利用超声疲劳试验系统测定了其超高周疲劳性能,实验应力比为-1,频率20kHz,实验在室温条件下进行。实验结果表明,圆形对接焊接接头的疲劳性能高于板状十字焊接接头,喷丸处理能提高焊接接头的疲劳强度。将焊接接头的疲劳性能与对应形状的母材进行对比分析,发现焊接接头的疲劳性能远低于母材。在相同疲劳寿命的条件下,圆形焊接接头试件的疲劳强度仅为母材的45%,十字焊接接头试件仅为母材的29%;圆形对接接头在5×106周次以后,试件仍然发生疲劳断裂,而板状十字焊接接头在超高周区域(107～109周次)存在疲劳极限。超声疲劳断口的扫描电子显微镜分析结果显示,圆形焊接接头试件断口位置主要位于熔合区的焊趾处或焊接接头表面几何非连续处,十字接头试件断口位于焊趾处;焊接接头试件裂纹萌生于焊接缺陷、试样表面夹杂或熔合区的不连续处;喷丸处理对焊接接头的裂纹萌生机制没有显著影响。
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2.
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基于数字图像相关的裂纹端部全场三维变形实验研究
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刘强 周轶昊 孙晨 陈巨兵《实验力学》,2018年第1期
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基于三维数字图像相关技术(3D-DIC),结合裂尖定位、链式匹配、相关系数阈值化算法,测量金属焊接件裂纹端部的全场三维变形,分析焊接对材料断裂力学行为的影响。实验中采用预制疲劳裂纹的紧凑拉伸试件,以Q235钢为母材,通过改变焊缝位置制备四种不同试件:无焊缝母材试件、焊缝位于中央试件、焊缝偏离中央5mm试件、焊缝偏离中央8mm试件。实验结果显示,3D-DIC既能获得裂纹张开导致的面内变形,提取裂纹尖端张开位移,还能测量裂尖材料屈服导致的局部离面凹陷。对比不同焊接件的裂纹端部场发现,裂纹与焊缝的相对位置对试件断裂力学行为有很大影响。当裂纹位于焊缝处,裂尖张开位移与局部凹陷最为显著,热影响区内裂纹端部的变形也明显大于母材,因此都具有比母材更高的断裂韧度。随着载荷增加,裂纹周围的焊缝边界处容易产生应力集中和局部损伤,最终影响材料的破坏行为。上述结果表明,3DDIC可用来分析非均匀材料的断裂力学行为,有望为实际断裂问题的解决和断裂力学理论的验证与完善提供有效的实验依据。
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3.
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含缺陷气瓶的安全与寿命估价
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《力学学报》,1975年第3期
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本文通过对A钢(0.12％C,2.7％Ni,1.0％Cr)母材及焊缝、室温及-40℃下的断裂韧度(K_(Ic))、裂纹扩展速率(da/dN)的测定,以及考虑了焊角应力集中对应力强度因子的影响,给出:17毫米厚A钢高压空气瓶,室温下临界裂纹尺寸大于壁厚,即符合“断裂前渗漏”的高安全设计要求;-40℃下临界裂纹尺寸a_c=3.8毫米。还给出:7000次使用寿命允许初始裂纹深度为1.5毫米;0.25毫米深、2毫米长的焊接微裂纹可以有22000次的使用寿命。 临界裂纹尺寸和寿命的估算,与高压空气瓶的实物疲劳和爆破实验结果是吻合的。
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4.
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不同工艺Q235钢板电渣焊接头的断裂力学实验研究
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程军《上海力学》,2002年第23卷第3期
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本文对退火及正火（亚临界正火）两种工艺下的Q235钢板电渣焊接头进行断裂力学实验研究，分别对焊接接头的三个区域（焊缝，熔合区，热影响区）及母材的疲劳裂纹扩展速率，冲击韧性，断裂韧性进行测试。在此基础上，本文给出了钢板电渣焊接工艺中取消正火的力学依据－－退火工艺下的电渣焊接头的断裂力学性能优于正火工艺下的接头。用退火代替正火后的电渣焊工艺可大大提高生产效率。
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5.
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基于美国ASME标准的重载货车车体焊缝疲劳寿命预测
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谢素明 周晓坤 李向伟 李晓峰《计算力学学报》,2012年第29卷第1期
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为寻求在设计阶段能较准确地预测重载货车车体焊缝的疲劳寿命评估方法,基于各种标准提供的分析方法对转炉616装甲钢T型焊接接头进行疲劳评估,通过与试验的对比表明,美国ASME标准中的等效结构应力法更能准确预测焊缝的疲劳寿命。为提高某重载运煤敞车车体焊缝的疲劳寿命,建立了包括焊缝在内的敞车车体有限元模型,基于等效结构应力法和AAR标准中的载荷谱,预测了车体关键焊缝的疲劳寿命,其薄弱部位与车体实际发生疲劳裂纹部位基本吻合,依据焊缝的结构应力分布规律的特点,提出的枕梁改进结构可使车体关键焊缝疲劳寿命提高1.7倍。
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6.
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焊接接头低周疲劳裂纹扩展的统计分析与可靠性最弱环模型 被引次数：4
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陈裕 王铁军 程光旭《应用力学学报》,1999年第3期
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在相同的试验条件下，对１６ＭｎＲ压力容器用钢焊接接头焊缝区、热影响区和母材区，分别做了１５ 根试样的低周疲劳试验，获得了三个区的低周疲劳寿命分布与裂纹扩展规律。试验表明，Ｐａｒｉｓ公式中的两个参数ｍ 和ｃ 分别服从正态分布和对数正态分布，ｍ 和ｌｏｇ ｃ 呈现统计线性关系。根据文中的统计结果，采用蒙特卡洛法对给定的两个裂纹长度间的扩展寿命进行了预测，预测结果与试验结果符合良好。文中还对焊接接头三个区的低周疲劳寿命进行了统计分析，获得了相应的概率密度函数，初步提出了整个焊接接头的可靠性最弱环模型。
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7.
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金属材料三维断裂韧度厚度效应的有限元模拟
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余力 吕俊男 杜伟 李群《固体力学学报》,2018年第2期
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随着金属材料大壁厚结构件在工程中的广泛应用,对其断裂韧度的厚度效应研究具有重要的科学意义和工程价值.该研究基于有限元和实验相结合的方法,对金属材料断裂韧度的厚度效应进行预测.首先,通过一组薄壁厚金属材料标准三点弯曲试验得到试样失效时的临界载荷值,并利用内聚力模型与基于虚拟裂纹闭合技术的裂纹扩展模拟方法得到裂纹扩展时的单元临界能量释放率.随后,以此临界能量释放率作为裂纹扩展的启裂准则门槛值,通过有限元计算得到不同试样厚度下裂纹启裂时的裂尖断裂参数随着厚度的变化规律.最后,为了验证有限元模拟结果的准确性,该研究进行了另外两组不同厚度下三点弯曲试样的断裂韧度试验,并将试验结果与有限元结果进行了对比,验证了有限元所模拟的断裂韧度厚度效应的准确性.该研究旨在,通过薄壁厚三点弯曲试样的实验结果结合有限元模拟工作,即可实现金属材料断裂韧度的整个厚度效应曲线,为任意厚度下金属材料断裂韧度预测提供一种可靠的研究方法,有益于缩减试验成本,为大壁厚工程结构件的失效预测提供依据.
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8.
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裂纹尖端张开角准则的稳态裂纹扩展实验研究
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白国娟 张晓晶 徐武 汪海《实验力学》,2012年第27卷第4期
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ASTM和ISO已发布获得低约束条件下断裂性能和裂纹稳态扩展阻力曲线的标准,标准中采用多种试验方法确定临界裂纹张开角度来表征板材的裂纹稳态扩展。本文采用准静态裂纹扩展试验方法,通过摄像技术测定裂纹尖端张开角(CTOA),验证标准对1mm厚度2024-T3铝合金板稳态裂纹扩展行为的有效性。研究了试样构型、裂纹尺寸和是否疲劳预制裂纹对裂纹稳态扩展过程中CTOA的影响。试验结果表明:裂纹扩展2mm后,距离裂纹尖端1mm处的CTOA趋于一个恒定值6°,这个值与试样构型和裂纹长度无关;同时,不预制疲劳裂纹对CTOA值和试样的最大剩余强度影响较小。
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9.
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高温合金活性剂激光微焊接接头的组织性能研究（英文）
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谢吉林 陈玉华 越祖朕《强激光与粒子束》,2015年第2期
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采用配方均匀设计法,配制了SiO2-MnO2-CaO-TiO2-CaF2-NaF多组元活性剂,利用微型脉冲激光器对500μm厚GH4169高温合金进行了活性剂激光焊接试验。分析并讨论了焊接接头的显微组织和力学性能。试验结果表明,与传统激光焊相比,所配制的20种活性剂均增加了焊缝熔深,并且其中F12系混合活性剂增加熔深能力最为显著,使焊缝深宽比增加了159%,证明通过使用活性剂来增加微激光焊焊缝熔深,降低高温合金板激光焊接的成本是可行的。在活性剂作用下,焊缝显微组织仍由柱状晶和等轴晶组成,接头抗拉强度达到927 MPa,为母材强度的92.7%。
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10.
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声发射特性与材料断裂韧性相关性研究 被引次数：7
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朱波 蔡珣 王成国 蔡华甦《物理学报》,2003年第52卷第8期
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以高强度铝合金的断裂过程为研究对象，利用先进的声发射试验系统，考察了拉伸试样和带有预制疲劳裂纹的DCB试样在断裂时的声发射事件特性，揭示了材料断裂韧性和声发射特性 间的关系.试验结果表明，材料稳态裂纹扩展起始于K1C并发射出许多幅值超过 阈值35 dB的信号，材料裂纹失稳扩展时爆发出强烈的声发射信号，材料断裂的累积声发射能与宏 观断裂能呈线性关系.
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11.
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软夹硬力学不均匀焊接接头疲劳裂纹闭合行为的实验研究
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李晓延 朱鸿官《应用力学学报》,1994年第11卷第2期
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力学性能不均匀是焊接接头的三大待征之一，本文采用柔度法研究了不同硬夹层宽度的软夹硬力学不均匀焊接接头疲劳裂纹的闭俣行为。研究结果表明，裂纹尖端附近软区的局部屈服在疲劳载荷卸载过程中促使裂纹闭合。随着硬夹层宽度的减小，这一影响越来越明显。
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12.
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利用焊接残余应力及深冷预制裂纹技术的探索
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潘红良 李培宁《实验力学》,1996年第11卷第1期
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本文探索了利用焊接残余应力及低温深冷技术预制裂纹的方法，并用带纵向焊缝的试板进行试验，证明了该方法的可行性。
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13.
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5083铝合金光纤激光-TIG复合焊接工艺研究 被引次数：1
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李飞 孔晓芳 吴世凯 肖荣诗《强激光与粒子束》,2014年第26卷第3期
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采用IPG YLS-6000光纤激光器和Fronius MagicWave3000job数字化焊机,对4mm厚5083H116铝合金进行了复合焊接试验。研究了电源特性、电流大小和热源间距等工艺参数对光纤激光-钨极惰性气体保护焊(TIG)复合焊接焊缝成形的影响规律,并分析了焊接接头的缺陷、显微硬度及力学性能。结果表明,光纤激光-TIG复合焊接5083铝合金,能够明显改善焊缝成形,提高焊接过程稳定性,特别是与变极性TIG电弧复合效果更为显著;光纤激光与变极性TIG电弧复合焊接,采用激光在前的方式,电弧电流150A,且热源间距不大于4mm,可以得到具有明亮金属光泽和均匀鱼鳞纹的焊缝,焊缝无气孔和裂纹缺陷,其表面有少量的下凹;复合焊接接头抗拉强度为318MPa,达到母材强度的93%,延伸率为7.6%,高于单光纤激光焊接,断口分析为韧性断裂。
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14.
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凌树森《力学与实践》,1981年第3卷第2期
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一、引言1.高应变区的断裂力学分析,对于诸如压力容器、焊接结构、高温下的稳态蠕变裂纹扩展,以及应变疲劳裂纹扩展等具有十分重要的意义.国内外目前在进行压力容器的高应变区裂纹分析时,均采用了裂纹尖端张开位移(COD)方法.早期的试验是在英国焊接研究所进行的,他们用了
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15.
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焊接接头低周被劳裂纹扩展的统计分析与可靠性最弱环模型 被引次数：2
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陈裕 王铁军《应用力学学报》,1999年第16卷第3期
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在相同的试验条件下，对１６ＭｎＲ压力容器用钢焊接接头焊缝区、热区和母材区，分别做了１５根试样的低周疲劳试验，获得了三个我的低周波劳寿命分布与裂纹扩展规律。试验表明，Ｐａｒｉｓ公式中的两个参数ｍ和ｃ分别服从正态分布和对数正的两个裂纹和蔗间的扩展寿命进行了预测，预测结果与试验符合良好。文中还对焊接接头三个区的低周疲国筌 统计分析，获得了相应的概率密度函数，初步提出了整个焊接接头的可靠性最弱环模型。
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16.
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卸载柔度单试样法测定焊接接头COD阻力曲线 被引次数：2
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余圣甫 王杰《实验力学》,1998年第13卷第1期
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研究了用微机采集和处理数据，用卸载柔度法测定焊接接头断裂韧性的测试技术。对裂纹长度的修正方法进行了详细介绍，形成了一整套可供应用的软件，运用其研究了焊接接头在常温和－２０℃下的ＣＯＤ阻力曲线。
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17.
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韩文举《力学与实践》,1983年第5卷第3期
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随着我国国民经济的迅速发展,各部门都提出了大量断裂方面的问题。如要进行断裂力学试验,就须要解决预制试件疲劳裂纹的设备。本文推荐的疲劳裂纹装置,是此种设备之一。它安装在万能试验机上,能预制直三点弯曲试件疲劳裂纹,如图1所示。
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18.
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PC及PC/ABS共混物的疲劳裂纹扩展研究
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方钦志 李慧敏 王铁军《高分子学报》,2007年第8期
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研究了聚碳酸酯(PC)和PC/ABS高分子材料的疲劳裂纹扩展规律,利用改进柔度法测量其裂纹扩展速率,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其断口形貌,分析疲劳裂纹扩展机理.在较大裂纹扩展速率(10-6～10-3mm/cycle)范围内,PC/ABS的疲劳裂纹扩展速率可以用Paris公式da/dN=9·5587×10-5(ΔK)2·88381来描述.高分子材料PC的疲劳裂纹扩展速率约为高分子材料PC/ABS的3倍.高分子材料PC/ABS疲劳裂纹面上的特征以韧窝为主,较低裂纹扩展速率对应较小的韧窝,较高裂纹扩展速率对应较大的韧窝.高分子材料PC疲劳裂纹面有明显的不连续裂纹扩展带,其裂纹面相对较平.
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19.
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一种预制疲劳裂纹的简易装置
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徐汉涛;魏铭森《力学与实践》,1985年第7卷第3期
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为了模拟构件中的尖锐裂纹,断裂力学的试件均需预制疲劳裂纹。常用的预制疲劳裂纹的设备是高频疲劳试验机,但此设备价格昂贵,非一般中小型材料试验室所能拥有。研究一种简易实用的预制疲劳裂纹的装置对于断裂力学
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20.
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基于多因素的焊接结构疲劳裂纹扩展速率分析
Analysis on growth rate of fatigue crack of welded structures based on multi-factor
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白林越 邵飞 高磊 徐倩《计算力学学报》,2020年第37卷第3期
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以Donahue等提出的疲劳裂纹扩展速率计算模型为基础，通过引入形状系数、张开比和残余应力等参数，建立了适用于焊接结构的疲劳裂纹扩展速率计算模型，分析了多种因素对焊接结构疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明，焊板厚度和焊缝余高的变化均会对焊接结构疲劳裂纹的扩展速率产生影响，在对焊接结构表面形状进行设计时应保有一定的焊缝余高；有效应力比的增大会降低焊接结构疲劳裂纹的扩展速率，且裂纹深度的变化不会改变有效应力比对焊接结构疲劳裂纹扩展速率的影响；残余应力的增大会提高焊接结构疲劳裂纹的扩展速率，且残余应力对疲劳裂纹扩展速率的促进作用随着裂纹深度的增加而增大，在对焊接结构的疲劳性能进行设计时须考虑残余应力对结构性能的影响。
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