焊接横向裂纹敏感性试验方法研究

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1、焊接横向裂纹敏感性试验方法研究ANewAssessmentMethodofWeldingTransverseCrackSusceptibility学科专业：材料加工工程研究生：张哲指导教师：程方杰副教授天津大学材料科学与工程学院2014年12月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位

2、论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要目前各种焊接裂纹敏感性的试验方法大多是评价热裂纹以及纵向裂纹，很少能够直接评价横向裂纹。G-BOP试验是少数专门评价焊接横向裂纹敏感性的试验方法，但是该方法又存在许多缺点，如焊接拘束度不可调整、只能用于焊材本身抗裂性的对比、焊接时

3、需要专门夹具等。本文拟设计出一种新型的焊接横向裂纹敏感性测试与评定方法。文中首先对横向裂纹敏感性测试的试件形式进行了设计。共设计出三种试件结构形式，分别为纵向刻槽试件结构、单侧横向刻槽试件结构和双侧横向刻槽试件结构。利用ANSYS有限元模拟软件分别对这三种试件结构的应力场进行了模拟计算，并试验验证。最终确定双侧横向刻槽试件结构是最合理的试件结构形式。利用正交试验对双侧横向刻槽试件结构进行了参数优化。正交试验结果显示，试件的长度和刻槽的长度对焊后纵向残余应力影响较大。分别对这两个参量对焊后残余应力的影响进行了模拟计算和试验验证。结果显示通过调整刻槽长度，焊后残余应力整体偏高；通过调整试

4、件长度，能够实现对焊材抗裂性优劣的评定。采用所提出的双侧横向刻槽裂纹试验方法，对典型的四种焊材进行了裂纹敏感性评定。评定结果显示四种焊材的抗裂顺序依次为焊材一>焊材三>焊材四>焊材二。证明双侧横向刻槽结构在评定焊材抗裂性方面得到了成功的应用。文中将该方法与G-BOP试验和小铁研试验进行了对比。对比结果显示，该方法和G-BOP试验方法均可用于焊缝横向裂纹敏感性的评定；但是该方法能够解决G-BOP试验对于焊后同时开裂或者同时不开裂的两种或者多种焊材，无法比较其抗裂性的问题。此外，文中还给出了该方法的具体试验操作流程。关键词：焊接横向裂纹裂纹敏感性双侧横向刻槽裂纹试验有限元模拟ABSTRA

5、CTAllkindsofweldingcracksusceptibilityexperimentalmethodsatpresentmostlyareevaluationofthermalcrackandlongitudinalcrack.Fewcrackmethodscandirectlyevaluatethetransversecracks.TheG-BOPexperimentisoneofthefewspecializedexperimentmethodsofevaluatingweldingtransversecracksensitivity,butthismethodhas

6、manyshortcomings,suchasthedegreeofrestraintafterweldingisnotadjustable,itcanonlybeusedforcomparisonofcrackresistanceofweldingmaterial,anditrequiresspecializedjig.Thispaperwilldesignanewweldingtransversecracksensitivitytestevaluationmethod.Firstly,thespecimenformsoftransversecracksensitivitytest

7、weredesigned.Threespecimenstructuresweredesigned,namelythelongitudinalgroovespecimenstructure,unilateraltransversegroovespecimenstructureandbilateraltransversegroovespecimenstructure.Theweldingstressfieldofthesethreekindsofspecime