船用双相不锈钢焊接结构疲劳性能研究.pdf

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1、第16卷第5期2012年5月船舶力学JournalofShipMechanicsV01．16No．5Mav2012文章编号：1007-7294(2012)05--0573-07船用双相不锈钢焊接结构疲劳性能研究王智祥8。王正伦6，张鑫6(重庆交通大学a．船舶工程中心；b．机电与汽车工程学院．重庆400074)摘要：文章对船用双相不锈钢焊接结构的焊缝、影响区和母树在不同应力比下分别进行了疲劳裂纹扩展实验，同时利用有限元分析软件进行了数值模拟．得到了裂纹扩展速率da／dN与应力强度因子似的关系曲线。研究结果表明：船用双相不锈钢焊接结构中焊缝裂纹扩展速率最低，抗疲劳裂纹扩

2、展能力最高；母材疲劳裂纹扩展速率最高。抗疲劳裂纹扩展能力最差；焊缝对应力变化的灵敏度最高．热影响区次之，母材虽弱；通过实验与模拟对比分析．表明数值模拟对船用双相不锈钢疲劳裂纹扩展速率定量分析是正确的且方法可行。关键词：双相不锈钢；化学品船；焊接；疲劳；有限元中图分类号：U668．2文献标识码：AStudyonweldedstructurefatigueofDSSusedinshipbuildingWANCZhi-xiang’，WANGZheng-lunb,ZHANGXin“fB．CenterofShipEngineering；,h．CollegeofMechantr

3、onics＆AutomobileEngineering．ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074．ChinalAbstract：Thefatiguecrackgrowthgrateinweldmetal，heat-affectedzoneandhasemetalofDuplexStain—lessSteel(DSS)usedinshipbuildingwastestedaldifferentstressratios．FEManalysissoftwarewasusedtOsimulatethesteelunderdiff

4、erentstressratioatthesametime．andthedddN-AKcurvesof山issteelwereobtained．Theresearchresultsshowthatthefatiguecrackgrowthrateofweldmetalistheslowestandtheabilitytoresistfatiguecrackgrowthisthehighestinthethreeparts，thelowestisbasemetal．Secondly，thesensitivitycausedbythestresschangeofweld

5、metalisthehighest，andthelowestisbasemetal．Thecom·parisonbetweenfiniteelementsimulationandexperimentshowsthatthesimulationoffatiguecrackgrowthrateofDSSusedinshipbuildingiscompletelycot"reclandfeasible．Keywords：DSS；chemicalship；weld；fatigue；FEM1引言双相不锈钢(DSS)具有强度高、低温韧性好、抗疲劳强度高和对应力腐蚀不敏感等优良特

6、性Il嘲。近年来，双相不锈钢焊接件和焊接结构的应用尤其广泛，比如在化学品船建造、各类管道、海洋平台等行业。在特种船舶制造方面，使用双相不锈钢建造的化学品船防腐能力非常强，后期维护费用低，船舶安全性得以大大提高14J。船体是一种典型的焊接结构，焊接质量和性能直接影响到船舶的安全性能15l。本收稿日期：2012—03—12基金项目：重庆市科委莺大科技攻关项目“特种船舶焊接技术研究(CATC2008AB3033)”作者简介：王智祥(1955一)，男，教授，主要从事船舶工程、造船材料力学性能等方面的研究和教学工作E—mail：wza@cquc．edu．ell口574船舶力学

7、第16卷第5期文以我国化学品船舶建造中首次使用国产不锈钢带来的技术难题为研究背景，以重庆市重大科技攻关项目“特种船舶焊接技术研究(CSTC2008AB3033)”为支撑，采用疲劳实验和有限元模拟相结合的方法对船用双相不锈钢焊接结构的疲劳性能进行了相关研究。研究结果对掌握船舶焊接结构的疲劳特性，揭示双相不锈钢的疲劳的本质，防止特种化学品船生命周期内失效事故的突然发生，有着重要的理论意义和实用价值。2疲劳裂纹扩展速率实验2．1实验材料及设备本次实验所用双相不锈钢产自太原钢铁厂，由国营川东造船厂提供，该厂是我国首次运用国产双相不锈钢来建造5500t化学品船舶的制造商。