有关焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究

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1、焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究郑小涛，彭常飞，喻九阳。王明伍，陈瑶(武汉工程大学机电工程学院，湖北武汉430205)摘要：结合非线性叠加法和通用有限元软件ABAQUS研究了循环热一机械载荷下对焊接接头的安定性，并比较了uV形、双u形、x形、u形、单面焊及V形等6种焊接坡口形式对焊接接头安定性的影响。结果表明，选用U形坡口(焊接厚度20mm≤t≤60mm)及选用双U形坡口(焊接厚度>60mm)连接时焊接接头的安定域较大，在循环热一机械载荷下具有更好的承载能力。此研究对厚壁压力容器及管道对焊焊接接头的设计有一定指导意义。关键词：安定性；焊接接头；焊接坡1：2；热一机械

2、载荷中图分类号：TH49；TG407文献标识码：A文章编号：1001—4837(2012)10-0001—06doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2012．10．001EfectoftheWeldGrooveShapeontheShakedownBehaviorofButtWeldedJointsZHENGXiao—tao，PENGChang—fei，YUJiu—yang，WANGMing—WU，CHENYao(WuhanInstituteofTechnology，SchoolofMechanicalEngineering，Wuhan430205

3、，China)Abstract：Theshakedownbehaviorofbuttweldedjointsundercyclicthermo—mechanicalloadingswasresearchedbyABAQUSaccordingtothenonlinearsuperstitionmethod．SixweldgrooveshapesoftypeUV—groove，doubleU—groove，X—groove，U—groove，single—sideweldingandV—groovewerefurtherstudied．Resultsshowedthatt

4、hetypeU—groovefortheweldingthickness20mm≤t≤60mmwhilethetypedoubleU—groovefortheweldingthicknesst>60mmshouldbeutilizedforbuttweldedjointsduetothegreatershakedownregionandthusthegreaterloadcarryingcapacityundercyclicthermo——mechanicalloadings．Thisstudyhassomeguidancesignificanceforenginee

5、ringdesignsofbuttweldedjointsofthickpressurevesselsandpiping．Keywords：shakedown；weldedjoints；weldgrooveshape；thermo—mechanicalloadings管道通常承受压力、温度及其波动载荷的组合作0引言用卜，因此，研究多种焊接接头的安定性具有重要的工程意义。Melan首次提出了经典的下限焊接连接是核电、燃煤发电及石油化工等行安定定理；BreeE首先提出热机载荷下理想弹塑业中压力容器及管道的主要连接方式之一。压力性薄壁圆筒的安定极限解，即著名的Bree图；基

6、金项目：国家自然科学基金项目(NO．50976080)；武汉工程大学科学研究基金项目(NO．14125061)CPVT焊接坡口对焊接接头安定性的影响研究Vo129．No102012Abdalla提出了结构安定分析的简化方法(非线)+6(+7-2+)]性叠加法)；郑小涛等总结了安定分析的简化输出所有等效残余应力大于屈服强度的载荷有限元方法，并提出了相应的改进措施；Emy值，查找最小载荷值对应解的增量步i，则第i一1等提出了循环载荷下焊接接头的寿命评估方步载荷为安定极限载荷。法；Schwalbe等对焊接管道的焊接材料进行了研究，提出了相应材料的简化模型；Li等[9刚研2有

7、限元分析及讨论究了焊接管道的安定性和残余应力对焊接结构的影响。文中以Abdalla算法为基础，对比研究了2．1有限元模型uV形、双u形、x形、U形、单面焊及V形等6种压力管道的几何模型如图1所示，在焊接坡口形式对焊接接头安定性的影响。ABAQUS软件中建模时，可简化成二维轴对称模型。图1中，为管道的长度，2R为管道内径，t1安定性分析的基本理论和方法为厚度，b，c，h，r，JB，分别为焊接坡口的尺寸(见表1)。1．1Melan下限安定定理基于Melan下限安定定理：Max：us．t．fEoor~(x，f)+p()]≤(V∈V)(1)Pij,j()=0