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LTTE改善焊接接头疲劳强度及其残余应力分布研究

冯兆龙  
【摘要】: 焊接是钢铁材料一种最主要的连接方法,我国焊接结构的重量已占钢铁总产量的45%以上,工业发达国家的这一比例已经接近70%。但金属疲劳现象仍是一种常见的破坏形式,且大部分焊接结构件的断裂发生在焊趾部位。原因是焊趾部位存在应力集中和焊接残余拉伸应力,使得接头处的疲劳强度远低于基体金属的疲劳强度。 为了证实低相变点焊条(Low Transformation Temperature Electrode, LTTE)在改善焊接接头的疲劳强度的有效性,通过对纵向角接焊接接头和横向角接焊接接头试样进行了疲劳试验,表明,低相变点焊条熔修是提高焊接接头疲劳强度的有效方法。具体结果如下:LTTE熔修的上述两种焊接接头在2×106循环周期下其疲劳强度试验结果分别为154.7MPa和173.9MPa,而TIG熔修处理的则分别为152.6MPa和173.3MPa,前者分别是后者的101.4%和100.3%,比普通焊态的接头其疲劳强度提高了40%。这表明,LTTE熔修方法与TIG熔修方法相当,但前者较后者方法简单的多,同时,虽然国际焊接学会(IIW)也专门组织一些研究机构对TIG熔修进行了全面系统的研究并认为能够运用到工程实践。压应力是LTTE方法的主要特征,是提高焊接接头疲劳强度的有效方法,因此有必要进行残余应力分布计算 ANSYS是一种功能强大的大型有限元软件。本文从理论的角度,采用单元生死法对焊接接头进行残余应力的热模拟。分析结果表明,其纵向、横向的应力分布符合焊缝的应力分布情况,尤其是LTTE焊接的角接接头,其应力分布情况更是优于焊态接头。


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