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焊接接头的裂纹尖端塑性区及多裂纹断裂模拟

褚凯  
【摘要】:焊接已经成为当代工业设备必不可少的成型方法,然而由于焊件在制造过程或使用过程中,焊接接头容易出现不同位置不同数量的裂纹或缺陷,因此对含缺陷焊接结构进行合理的完整性评估是保障生命财产安全的重要手段。焊接接头失配因子对断裂力学参量的影响是焊接结构完整性评估的重要部分。本文研究了材料强度失配比M、焊缝宽度Ψ对焊缝裂纹尖端塑性区尺寸的影响。分别建立不同载荷下不同失配比M、不同焊缝宽度Ψ的有限元模型,经分析得到塑性区尺寸随失配比M和焊缝宽度Ψ的变化规律。 以汽轮机转子材料30Cr2Ni4MoV为研究对象,使用ABAQUS有限元软件内嵌的GTN(Gurson-Tvergaard-Needleman)损伤模型,计算得到双裂纹板试样在不同裂纹间距情况下的载荷位移曲线,分析了双裂纹板试样的最大载荷或者合并载荷随裂纹间距变化的规律,并考察了相关标准的保守性。进而以汽轮机转子焊接接头为研究对象,使用GTN损伤模型计算得到焊接接头单、双裂纹板试样在不同裂纹位置情况下的载荷位移曲线,分析得到了裂纹位置对裂纹板试样承载能力的影响。


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