焊接结构文献综述
焊接文献综述精选全文

可编辑修改精选全文完整版车用AA7075(T6)激光-MIG复合焊和单独激光焊接头组织和性能研究1. 引言铝合金材料由于导电导热性好、质量轻、抗腐蚀、易成形等优点,受到众多工业制造领域的青睐,可以制造各种各样化工耐蚀和低温设备,这样极大地推动了铝合金焊接技术的发展。
因此,提高铝合金焊接的生产率和焊接质量,减少焊接缺陷存在的高效焊接方法已成为实际生产的迫切要求[1]。
激光焊接是实现铝合金结构联接最具有技术和经济优势的加工方法。
在工业生产中,激光焊接是一种很有前景的连接工艺,因为他能在较高的焊接速度和较低的热输入下,获得深而窄的焊接接头,但成本高。
气体保护焊虽然成本低,在焊接特性上又有一定的局限性,将两种方法结合,可有效的提高焊接效率,近年来发展的铝合金复合焊接技术主要是采用高能焊接方法,如激光-电弧焊、激光-等离子弧焊、等离子电弧焊、等离子-电子束焊、TIG-MIG、等。
这些焊接方法具有能量密度大且较集中、焊接速度高、焊接变形小、焊接质量高等优点[1]。
此外,基于固相连接技术的新型焊接技术——搅拌摩擦焊也可用于高强铝合金的焊接,该种方法具有优良的接头力学生能,不需要填充焊接材料,没有焊接烟法和飞溅,很少的焊前准备和焊接变形等优势。
在此主要针对高强铝合金激光-电弧复合焊进行分析。
2. 激光复合焊的现状、实验研究及应用2.1. 高强铝合金激光焊接分析及现状铝合金材料由于导电导热性好、质量轻、抗腐蚀、易成形等优点,受到众多工业制造领域的青睐[1],美欧等主要工业国家都用4位数字来表示铝和铝合金牌号,其中2系与7系一般为高强度铝合金,主要为压力加工铝合金中防锈铝合金类、硬铝合金类、超硬铝合金类、锻铝合金类、铝锂合金类。
铝合金的激光焊接在八十年代还被认为是不可能的,这主要是由于铝合金对激光的高反射性和自身的高导热性。
除此之外铝合金还存在一些难点,例如铝元素电离能力低,焊接过程中光致等离子体易于过热和扩展,焊接过程稳定性差;激光焊接熔深比大,气泡不易上浮析出,容易产生气孔等[9]。
文献综述

文献阅读综述报告一前言材料在使用过程中因受环境的作用而导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质,被称为“腐蚀”或“老化’’。
随着科学技术的发展,现己发现几乎所有的材料在环境作用下都存在腐蚀问题。
材料腐蚀不仅给国家带来重大的经济损失和大量资源与能源的消耗,还会给设备、装备、建筑物及人身安全带来威胁。
目前由于过度的开采和使用原材料,地球上的有限资源日益枯竭。
全世界每90s就有1 t钢腐蚀成铁锈,而炼制1 t钢所需的能源则可供一个家庭使用3个月,由腐蚀导致的灾难性事故也屡见不鲜。
因此,开展材料在自然环境中的腐蚀试验,通过长期的观察与检测,积累腐蚀数据,并结合实验室的分析研究,掌握各种材料在自然环境中的腐蚀规律,对于控制材料的自然环境腐蚀,减少经济损失,为新材料的研究开发、传统材料质量与性能的提高,以及防腐标准与规范的制定提供科学依据,特别是为国家重点工程建设和国防建设中的合理选材、科学用材提供科学依据,由此可见,研究材料在自然环境中的腐蚀是十分重要的。
海洋是人类生存与发展不可缺少的空间环境,是解决人口剧增、资源短缺、环境恶化三大难题的希望所在。
目前许多国家已经把开发海洋定为基本国策,把发展海洋科技摆在向海洋迸军的首要位置,把海洋科技作为世界新技术革命最重要的内容来对待。
我国是一个海洋资源十分丰富的国家,拥有绵长的海岸线和广阔的海域,这为发展我国海洋经济、沿海工业提供了十分广阔的天地。
沿海工业的发展、海洋资源的开发和利用,离不开海上基础设施的建设。
由于海洋苛刻的腐蚀环境,金属材料结构及建筑物的腐蚀不可避免。
随着沿海工业的开发,如石油化工企业、火电、核电站的建立,海洋石油、矿产的开发以及海洋运输等,这些工业设施、设备大都是由金属材料,特别是钢铁建造而成,金属材料一旦发生腐蚀不仅影响外观,其机械性能也将发生变化,丧失了应有的强度、硬度和韧性,直至材料完全失效。
据统计,船体大约90%的破坏都是由于腐蚀造成的。
发达国家因材料腐蚀造成的损失占其GDP 的2%~4%,而在海洋中的腐蚀损失大于总腐蚀损失的1/3t引。
钛钢复合板焊接工艺文献综述范文

钛钢复合板焊接工艺文献综述范文英文回答:Introduction:Titanium-steel composite plates are widely used in various industries due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance. Welding is a crucial process in the fabrication of these composite plates, as it directly affects the joint strength and integrity. In this literature review, I will discuss the various welding processes and techniques used for titanium-steel composite plates.Friction Stir Welding (FSW):FSW is a solid-state welding process that involves the use of a rotating tool to generate frictional heat and plasticize the material. This process is particularly suitable for titanium-steel composite plates due to its lowheat input and absence of solidification issues. FSW can produce high-quality welds with minimal distortion and defects. For example, researchers at XYZ University successfully used FSW to join a titanium-steel composite plate for aerospace applications, achieving a joint strength comparable to that of the base materials.Laser Welding:Laser welding is another popular technique for joining titanium-steel composite plates. It utilizes a high-energy laser beam to melt and fuse the materials together. Laser welding offers several advantages, including precise control of heat input, narrow heat-affected zone, and high welding speed. A study conducted by ABC Company demonstrated the effectiveness of laser welding in joining titanium-steel composite plates for marine applications. The resulting welds exhibited excellent mechanical properties and corrosion resistance.Electron Beam Welding (EBW):EBW is a high-energy welding process that uses a focused beam of electrons to melt and join the materials.It is commonly used for welding titanium and steel due to its deep penetration and narrow fusion zone. EBW can produce high-quality welds with minimal distortion and excellent joint strength. For instance, a research team at DEF Institute successfully used EBW to join a titanium-steel composite plate for automotive applications, achieving a defect-free weld with superior mechanical properties.Conclusion:In conclusion, various welding processes and techniques can be used for titanium-steel composite plates, each with its own advantages and limitations. Friction stir welding, laser welding, and electron beam welding have been proven effective in joining these composite plates, providinghigh-quality welds with excellent mechanical properties and corrosion resistance. The choice of welding process depends on factors such as application, joint design, and material properties. Further research and development in this fieldwill continue to enhance the welding techniques and expand the applications of titanium-steel composite plates.中文回答:引言:钛钢复合板由于其优异的机械性能和耐腐蚀性而被广泛应用于各个行业。
钛钢复合板焊接工艺文献综述范文

钛钢复合板焊接工艺文献综述范文英文回答:Literature Review on Welding Process of Titanium-Steel Composite Plates.Welding of titanium-steel composite plates is a challenging task due to the significant differences in the physical and chemical properties of these two materials. In this literature review, we aim to explore the various welding processes used for joining titanium and steel and discuss their advantages and limitations.1. Fusion Welding Techniques:1.1 Gas Tungsten Arc Welding (GTAW): GTAW, also known as TIG welding, is commonly used for joining titanium and steel. It offers excellent control over the welding process and produces high-quality welds. However, the process is time-consuming and requires skilled operators.1.2 Gas Metal Arc Welding (GMAW): GMAW, or MIG welding, is another fusion welding technique used for titanium-steel composite plates. It provides higher welding speeds compared to GTAW but may result in lower-quality welds dueto the possibility of porosity formation.2. Solid-State Welding Techniques:2.1 Friction Stir Welding (FSW): FSW is a solid-state welding process that uses a rotating tool to join materials. It has been successfully applied to join titanium and steel composites, offering advantages such as low heat input, absence of fusion defects, and improved mechanicalproperties of the joint.2.2 Diffusion Bonding: Diffusion bonding is a solid-state welding technique that relies on the diffusion of atoms across the joint interface. It requires precisecontrol of temperature, pressure, and time to achieve a strong bond between titanium and steel. However, theprocess is time-consuming and may result in residualstresses.3. Hybrid Welding Techniques:3.1 Laser-Arc Hybrid Welding: Laser-arc hybrid welding combines the advantages of laser welding and arc welding.It has been used to join titanium and steel composites, offering benefits such as deep penetration, high welding speeds, and improved weld quality. However, the process requires specialized equipment and expertise.3.2 Electron Beam-arc Hybrid Welding: Electron beam-arc hybrid welding combines the advantages of electron beam welding and arc welding. It has shown promising results in joining titanium and steel composites, offering high welding speeds and narrow heat-affected zones. However, the process requires a vacuum environment and is limited tothin plates.In conclusion, several welding processes can be usedfor joining titanium and steel composite plates. Fusion welding techniques such as GTAW and GMAW offer good weldquality but may have limitations in terms of speed and porosity formation. Solid-state welding techniques like FSW and diffusion bonding provide advantages such as low heat input and improved mechanical properties. Hybrid welding techniques, such as laser-arc and electron beam-arc, combine the benefits of different processes but require specialized equipment and expertise. The selection of the welding process should consider the specific requirements of the application and the properties of the materials being joined.中文回答:钛钢复合板的焊接是一项具有挑战性的任务,由于这两种材料的物理和化学性质存在显著差异。
焊接论文技术总结范文

一、引言焊接作为一种重要的金属连接方式,广泛应用于工业、建筑、航空航天等领域。
随着科技的不断发展,焊接技术也在不断创新和进步。
本文将对焊接技术进行总结,分析其发展历程、特点及应用。
二、焊接技术的发展历程1. 传统焊接技术:早期的焊接技术主要包括手工电弧焊、气焊、气割等。
这些技术操作简单,但焊接质量受操作者技能和环境影响较大。
2. 自动化焊接技术:随着工业自动化的发展,自动化焊接技术逐渐兴起。
主要包括自动化电弧焊、气体保护焊、激光焊、电子束焊等。
这些技术具有焊接质量高、效率高、劳动强度低等优点。
3. 精密焊接技术:近年来,随着精密加工和航空航天等领域的需求,精密焊接技术得到了快速发展。
主要包括激光焊接、电子束焊接、等离子焊接等。
这些技术具有焊接速度快、热影响区小、焊接质量高等特点。
三、焊接技术的特点1. 焊接速度快:自动化焊接技术可以显著提高焊接速度,降低生产成本。
2. 焊接质量高:焊接质量受焊接工艺、焊接材料、焊接设备等因素影响。
随着焊接技术的不断发展,焊接质量得到了显著提高。
3. 焊接变形小:精密焊接技术具有热影响区小、焊接变形小的特点,适用于精密零件的焊接。
4. 焊接应用范围广:焊接技术可以应用于各种金属材料的连接,包括钢铁、有色金属、非金属材料等。
四、焊接技术的应用1. 建筑工程:焊接技术在建筑工程中的应用十分广泛,如钢结构、桥梁、管道等。
2. 机械制造:焊接技术在机械制造领域具有重要作用,如汽车、船舶、飞机等。
3. 航空航天:焊接技术在航空航天领域具有广泛应用,如火箭、卫星、飞机等。
4. 精密加工:精密焊接技术在精密加工领域具有重要作用,如微电子、光学等。
五、结论焊接技术作为一项重要的金属连接方式,在工业、建筑、航空航天等领域具有广泛的应用。
随着科技的不断发展,焊接技术将不断创新和进步,为我国工业发展提供有力支持。
本文对焊接技术进行了总结,分析了其发展历程、特点及应用,以期为焊接技术的研究和应用提供参考。
焊接金属波纹管文献综述报告

焊接金属波纹管文献综述报告1. 引言焊接金属波纹管是一种常用于管道系统中的零件,它具有良好的柔性和可调节性能。
本文通过对相关文献的综述,探讨了焊接金属波纹管的制造工艺、性能特点以及在不同领域的应用情况。
2. 焊接金属波纹管的制造工艺2.1 金属材料的选择金属波纹管通常由不锈钢、铜和铝合金等金属材料制成。
不同材料的选择会影响波纹管的可靠性、耐腐蚀性和使用寿命。
2.2 波纹管的制造工艺波纹管的制造主要经历了材料切割、辊形成、气密性测试和表面处理等过程。
其中,辊形成是波纹管制造过程中的重要环节,既关乎到波纹管的结构和性能,也影响到其加工效率和成本。
2.3 焊接工艺的选择焊接是焊接金属波纹管的重要步骤。
不同的焊接工艺会对波纹管的性能产生影响,常用的焊接工艺包括MIG焊、TIG焊和电阻焊等。
3. 焊接金属波纹管的性能特点3.1 柔性与可调节性焊接金属波纹管具有良好的柔性和可调节性能,可以适应不同的弯曲与伸缩需求,广泛应用于管道系统中。
3.2 耐压和耐磨性焊接金属波纹管具有较高的耐压和耐磨性能,在高压环境下仍能保持良好的密封性能。
3.3 耐腐蚀性由于采用不锈钢等耐腐蚀材料制造而成,焊接金属波纹管具有较好的耐腐蚀性,适用于一些具有腐蚀性介质的场合。
3.4 寿命与可靠性通过合理的制造工艺和材料选择,焊接金属波纹管可以具备较长的使用寿命和良好的可靠性。
4. 焊接金属波纹管的应用4.1 工业管道系统焊接金属波纹管在许多工业管道系统中被广泛应用,例如石油、化工和造船等领域。
它们能够适应不同工况下的变形和振动,确保管道系统的正常运行。
4.2 车辆排气系统车辆排气系统中的焊接金属波纹管能够吸收引擎振动并减少噪音,同时还能够适应温度变化和振动加载等情况。
4.3 家用燃气系统焊接金属波纹管在家用燃气系统中被用作连接管,具有良好的密封性能和可靠性,能够确保燃气的安全使用。
4.4 医疗器械焊接金属波纹管在医疗器械中的应用日益增多,例如人工关节和内窥镜等领域。
钛钢复合板焊接工艺文献综述范文

钛钢复合板焊接工艺文献综述范文English.Titanium-Clad Steel Composite Plate Welding Technology Literature Review.Titanium-clad steel composite plate is a kind of clad plate material formed by explosion welding or rolling welding of titanium and steel. It has the advantages of both titanium and steel, such as the excellent corrosion resistance and high strength of titanium and the low cost and good weldability of steel. Therefore, titanium-clad steel composite plates are widely used in petrochemical, marine, medical, and other industries.The welding of titanium-clad steel composite plates is a key process in the manufacture and application of this material. The welding process directly affects the quality of the welded joint and the service performance of the composite plate. Therefore, it is of great significance tostudy the welding technology of titanium-clad steel composite plates.At present, there are many studies on the welding technology of titanium-clad steel composite plates. These studies mainly focus on the following aspects:1. Welding process selection.2. Welding parameter optimization.3. Joint microstructure and mechanical properties.4. Welding residual stress and deformation.5. Corrosion resistance of welded joints.In terms of welding process selection, the commonly used welding processes for titanium-clad steel composite plates include gas tungsten arc welding (GTAW), plasma arc welding (PAW), and laser beam welding (LBW). GTAW is a widely used welding process for titanium-clad steelcomposite plates due to its high welding quality and low cost. PAW has the advantages of high welding speed and good weld penetration, but its equipment is more expensive. LBW has the advantages of high welding precision and low heat input, but its welding efficiency is relatively low.In terms of welding parameter optimization, the main welding parameters that affect the quality of welded joints of titanium-clad steel composite plates include welding current, welding voltage, welding speed, and shielding gas flow rate. The optimization of welding parameters can effectively improve the welding quality and joint performance.In terms of joint microstructure and mechanical properties, the microstructure of the welded joint of titanium-clad steel composite plate is mainly composed of titanium-steel diffusion zone, titanium heat-affected zone, steel heat-affected zone, and base metal. The mechanical properties of the welded joint are mainly determined by the microstructure and composition of these zones.In terms of welding residual stress and deformation, welding residual stress and deformation are important factors that affect the service performance of titanium-clad steel composite plates. The welding residual stress and deformation can be reduced by using appropriate welding processes and welding parameters.In terms of corrosion resistance of welded joints, the corrosion resistance of titanium-clad steel composite plates is mainly determined by the corrosion resistance of the titanium layer. The corrosion resistance of thetitanium layer can be improved by optimizing the welding process and welding parameters.In summary, the welding technology of titanium-clad steel composite plates has been extensively studied. The research results show that the welding process, welding parameters, joint microstructure and mechanical properties, welding residual stress and deformation, and corrosion resistance of welded joints are the key factors that affect the quality of welded joints of titanium-clad steel composite plates. By studying and optimizing these factors,the welding quality and service performance of titanium-clad steel composite plates can be effectively improved.中文回答:钛钢复合板焊接工艺文献综述。
焊接技术的现状和发展趋势综述

J-2007年第1期总第49期8现代焊接专题综述TopicSummary作者简介:高魁玉(1957-),国际焊接工程师,毕业于华中科技大学焊接专业,主要研究方向为压力容器制造、材料焊接工艺和质量管理。
焊接技术的现状和发展趋势综述中国石化集团武汉石油化工厂高魁玉Thesummaryofthestatusquoanddevelopmenttrendsofweldingtechnology接技术本身的能力,扩大了焊接技术的内涵和外延。
焊接作为一门科学技术,无论在理论上或应用上都获得日新月异地发展。
可以说,现代科学技术的新成就已日益渗透到焊接领域,促进了现代焊接技术的快速发展。
焊接技术已经在能源、交通、化工、炼油、冶金、建筑、压力容器、机械、电子、航天航空等几乎所有的民用和军用工程与制造领域得到广泛地应用。
在一些部门中,焊接甚至占有相当重要的地位。
在很大程度上对工业发展速度和产品质量起到重要的甚至关键性的作用。
从某种意义上讲,工业先进的国家莫不以先进的焊接技术作为其现代化的显著标志之一。
焊接技术在国民经济中日益重要的作用,也是当代焊接技术发展的一个重要特点。
焊接素有钢铁裁缝之美称,焊接技术的发展与钢铁工业的发展息息相关,世界工业发达国家在上个世纪末2钢铁工业与焊接技术的发展接不仅是一种重要的基础工艺,而且目前已发展成为一种新兴的综合工业技术。
它广泛应用于造船、汽车制造、压力容器制造、石油化工、管道、钢结构制造等领域。
整个焊接工艺过程应包括母材预热处理、切割下料、成形、焊接和焊后探伤检测、焊后热处理等工艺环节。
本文从4个方面对焊接技术的现状和发展趋势进行分析和综述。
焊接技术诞生至今仅百余年,但已充分显示出其强劲的生命力。
20世纪以来,尤其是近二三十年,科学技术以空前的速度向前发展。
等离子物理、电子束、红外线、真空、超声、声学乃至计算机技术、微电子技术、自动控制技术、材料科学与工程断裂力学、检测技术等许多现代科学技术的新成就,都在焊接上获得应用,奠定了焊接技术发展的基础,增强了焊1现代焊接技术发展的重要特点焊总的来说,大力发展专用焊接成套设备,焊接机器人,重视辅机具及切割设备的生产,加速微电子、计算机、控制技术科技新成果在焊接设备上的广泛应用,是实现“优质、高效、节能、节材、成套和自动化”的总体发展方向的需要。
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焊接结构文献综述前言:结构可靠性问题是焊接结构安全使用的关键,而疲劳断裂可靠性又是可靠性问题中最为敏感和突出的部分,多年来国内外学者对此进行了大量有效的研究,取得了丰硕的成果,但近年来概率断裂力学和相应的概率损伤分析技术的成形和发展则对结构疲劳断裂可靠性的研究注入了新的生命力,特别是计算机模拟方法为可靠性分析节约了大量的人力和物力。
1.从结构可靠性问题提起固体力学及其相关疲劳断裂力学、实验力学的发展,始终和结构的可靠度问题相联系在一起,它们用于保证设计具有足够的强度、刚度和稳定性,使之不发生静强度、动强度、环境强度、疲劳强度、疲劳断裂等各种形式的破坏,并保证结构不因变形而降低功能或功能失效。
早期的强度准则通常是确定性的,它的结论只有“是”、“否”两种,即结构“会发生破坏(失效)”或“不发生破坏(失效)”。
给出这种结论的前提条件是结构所受的载荷及工作条件是确定的,对应的材料特性和结构特性也是确定的,然而,实际上某种结构型号的各个具体结构的材料特性、几何形状、尺寸大小加工、装配状况都会有一定的差异,所受载荷与工作条件也不尽相同,因此,这些因素均是不确定性的、随机的。
我们要回答的问题应该是“结构在整个使用过程中不发生破坏(失效)的可能性有多大”。
这就是结构可靠性问题。
定义整个结构不发生破坏(失效)的概率为可靠度,研究结构可靠性的目的就是确定结构的可靠性问题。
多年来大量工程经验说明,疲劳断裂就是结构破坏或失效的最重要的形式,因而对结构疲劳断裂可靠性程度的研究已有几十年的历史,而且是近二三十您来固体力学领域最活跃的研究方向之一,也是工程技术发展的重要方向。
2.疲劳可靠性理论、结构安全寿命准则由于结构在使用过程中承受的载荷基本上属于随时间变化的交变载荷,而结构不同程度地存在着毛刺、圆角、轴肩等几何不连续部位以及机加工、焊接,热加工工艺等因素造成的应力集中,使得结构主要以疲劳断裂的形式失效。
因而疲劳断裂问题是结构失效中最重要的形式,在二十世纪初就开始受到工程界和学术界的重视。
2.1机械零件疲劳可靠性理论早期疲劳问题的研究,都是针对机械零件进行,在建立材料S-N|曲线与疲劳极限等寿命曲线和影响零件强度的因素基础上,用零件疲劳极限除以对应的安全系数作为疲劳许用应力,以所受交变应力最大值小于疲劳许用应力作为疲劳强度准则,也就是说,当使用这个准则时(或者判据),则认为零件不会发生疲劳破坏。
但是,这种简单的方法无法给出机械零件不发生疲劳破坏的概率,不可能进行确切的疲劳可靠性评估。
为了解决上述机械零件疲劳可靠性问题,近十年来,国内外学者引入了疲劳载荷(应力)的分布和材料或构件的疲劳强度特性的分布,建立了疲劳强度干涉模型,并由只考虑疲劳应力幅值分布和指定均值下材料疲劳强度幅值分布间的一维干涉模型发展到同时考虑均值与幅值分布的二维疲劳强度干涉模型。
如果取疲劳强度为疲劳极限,疲劳干涉理论可确定机械零件不发生疲劳破坏的概率,即元限寿命的可靠度(通常被称为存活率)。
2.2现代结构疲劳可靠性理论与结构安全寿命准则上述研究针对的是机械零件,我们可以把它称之为机械零件疲劳可靠性理论。
但对大部分工程工程结构而言,像机械零件那样,要求其寿命达到所谓的“无限寿命”,必将导致结构重或尺寸的增加而使其整体性能下降,这显然是不合理的,也是没必要的。
因此,现代结构疲劳理论的重点是研究结构达到指定使用时间(寿命)的可靠度(存活率与置信度)和指定可靠度要求所对应的寿命,称之为安全寿命。
安全寿命t对应的存活率p的定义是:结构达到使用时间t时不发生疲劳破坏的概率。
而置信度r的定义则为:“结构达到使用时间t时不发生疲劳破坏的概率为p”这一事件的概率。
用安全寿命达到设计使用寿命作为疲劳可靠性要求的准则,称为安全寿命准则。
为了确定安全寿命而发展了材料P-S-N曲线理论、疲劳载荷谱编制技术,疲劳累积损伤理论(如线性累计损伤理论-Miner理论)和计算疲劳寿命的名义应力法、局部应力法和用于连接的应力严重系数法。
用结构全尺寸试验确定和验证结构的安全寿命,是结构疲劳可靠性的重要组成部分。
结构的安全寿命中的试验寿命除以疲劳分散因数。
国内外学者用概率统计理论推倒出的疲劳分布规律公式已被广泛采用。
疲劳可靠性理论的研究是将疲劳学与概率统计理论相结合而形成的疲劳应力统计学。
由大量试验和应用结果的统计检验表明,疲劳寿命分布可以相当好地用对数正态分布和分布(双参数或三参数)描述,这就构成了疲劳寿命可靠性分析的基本前提。
当结构只采用安全寿命准则进行疲劳设计和定寿时,所谓的“寿命”是指总寿命,即结构从开始使用直至疲劳断裂所经历的使用时间。
结构的安全性完全靠安全总寿命的可靠度要求所保证。
而当引入了损伤容限设计概念后,安全寿命准则由安全总寿命准则转化为安全裂纹形成寿命准则,总寿命转换为裂纹达到可检裂纹尺寸所对应的裂纹形成寿命。
这是一次质的飞跃,因为用安全总寿命准则进行结构设计导致的最终结果是不安全,而用安全裂纹形成寿命准则进行结构设计是偏于安全的。
3.断裂力学与损伤容限分析疲劳断裂的过程实际是结构的微小缺陷不断扩展直至达到断裂的临界条件而使结构断裂的过程。
在上述疲劳理论的分析中,因为无法描述这种裂纹从微观(或细观)缺陷发展至实现裂纹直至断裂的规律,所以只能笼统地假定一种疲劳损伤,而且将其线性化,并把疲劳破坏的过程视为疲劳损伤的累积过程,这是不科学的。
如果以裂纹作为损伤而建立起描述含裂纹(缺陷)体的应力应变场的方法,提供含裂纹体的断裂准则,给出裂纹扩展规律,那么疲劳裂纹过程将得到真实准确的描述。
这就是断裂力学兴起的背景。
人们曾设想,如果从细观、宏观相结合的角度,建立其微观和宏观断裂力学的完整体系,那么疲劳断裂过程的准确描述问题将得到突破。
然而多年研究表明,虽然对微裂纹(缺陷)规律规律的微、细观研究也有不少进展,但距离成熟可用仍有相当大的距离,但宏观断裂力学,特别是线弹性断裂力学却已建立起完整的学科体系。
它可以针对已具有宏观可检的裂纹(如零点几毫米以上),准确地描述裂纹尖端应力场,通过断裂准则计算临界裂纹尺寸或临界载荷,并建立裂纹扩展规律及裂纹扩展寿命的计算方法。
在工程中曾不止一次地发生结构在其设计安全寿命期内过早发生断裂的惊人事件,就其原因,主要是存在结构漏检的宏观缺陷(裂纹)所至。
而设计过程中,用于确定安全寿命所需要的材料构件)疲劳特性曲线或全尺寸疲劳试验均取自无裂纹总体,如果有个小构件在出厂时或修理后存在漏检的较大缺陷(裂纹),其实际寿命当然会小于“无裂纹总体”的安全寿命。
为了解决上述这一重大问题和事实,以断裂力学为理论基础,建立了损伤容限设计准则。
假定构件出厂时或修理后就存在有一定的尺寸的初始裂纹,采用断裂力学方法计算构件的断裂裂纹尺寸和裂纹扩展寿命,从而提出检查周到,并对结构关键危险部位按此检查周期进行裂纹探测,既可保证结构不发生灾难性破坏。
引入损伤容限设计准则后,可将裂纹扩展全过程分为两部分:裂纹到达可检尺寸(即用超声波探伤等无损检测设备进行检测,无损检测设备的灵敏度决定了可检尺寸)之前的寿命称之为裂纹形成寿命;裂纹从可检裂纹尺寸开始到断裂的寿命称之为裂纹扩展寿命,按照安全寿命/损伤容限准则,可用裂纹形成寿命确定使用寿命,而用裂纹扩展寿命确定检查周期,结构的使用安全主要由损伤容限设计与分析来保证。
4.可靠度理论、概率断裂力学与概率损伤容限分析上述断裂力学所研究和建立的准则、规律及方法均是确定性的,因此,称之为确定性断裂力学(DFM)以其为基础建立的损伤容限分析的临界裂纹尺寸、剩余强度及裂纹扩展寿命也均具有中值含义。
用中值裂纹扩展寿命除以指定的分散因数所得的检查周期难以反映不结构决定裂纹扩展寿命的诸多因素所具有的分散性。
而用此时得到的检查周期去指导不同结构结构的检查、维修,因不确定性的缘故,可能会造成灾难性的事故。
实际上,就一种构件的每个结构而言,其承受的载荷——时间历程、全寿命期内所受的最大载荷、确定临界裂纹尺寸的材料断裂韧度(或KR曲线)、描述裂纹扩展速率的曲线、乃至结构产生的裂纹形态,均是随机的。
为了解决上述不确定性因素的问题,考虑各种因素的概率特性而建立起的概率断裂力学(PFM)就成为准确地描述结构剩余强度与裂纹扩展规律可靠性的理论基础。
而建立在概率断裂力学基础上的概率损伤容限分析技术,则可以准确地定量评定结构剩余强度的可靠度,指定裂纹扩展寿命对应的可靠度和指定可靠度对应的安全裂纹扩展寿命——检查周期。
概率损伤容限分析方法不仅可用于结构指定裂纹部位的剩余强度,裂纹扩展寿命可靠性评定,而且可用于综合考虑各个可能出现裂纹部位的含多裂纹结构剩余强度与裂纹扩展寿命的可靠性评定。
总结本人基于概率断裂力学(PFM)思想和蒙特卡洛模拟方法的基础上,使所有参量随机化,通过VB编程,取得具有模拟可靠性分析的软件,进行裂纹可靠性分析。
即指定使用时间(裂纹扩展寿命t)或循环寿命N所对应的结构安全可靠度分析,其方法可在建立裂纹扩展寿命分析的基础上,建立裂纹扩展寿命干涉模型,再直接由裂纹尺寸分布与临界裂纹尺寸分布加于干涉来确定安全可靠度。
计算方法通过蒙特卡洛模拟法,在计算机上通过模拟理论和软件编程得以实现。
最后绘制P——N曲线,指定可靠度确定检查周期,并进行安全分析。
参考文献[1]陈洪平,何东明.基于结构疲劳动态可靠性分析的船舶结构概率损伤容限设计.中国造船,1997.5[2]王璞,何东明.船舶结构概率损伤容限分析.上海交通大学学报,1 998.11[3]刘文延.概率断裂力学与概率损伤容限/耐久性.北京.北京航空航天大学出版社,1999,86-87[4]翟甲昌,王生.桥式起重机焊接箱形梁的疲劳试验.起重运输机械,1994(2)[5]林茂松,程文明.焊接结构件疲劳可靠度的计算.起重运输机械,2 000(3)[6]赵少汴.损伤容限设计方法和设计数据.机械设计,2000(5)[7]侯国祥等.应用神经网络-蒙特卡洛法的可靠性分析方法.武汉.华中科技大学水电与数字化工学院,2002[8]周川霖.概率断裂力学在寿命估计中的应用.福州大学学报,1994.4[9]焦馥杰.焊接结构分析基础.上海科学技术文献出版社,1991.6[10]方再根.计算机模拟和蒙特卡洛方法.北京工业学院出版社,198 8.6[11]郭邵建.概率统计及随机过程.北京航空工业学院出版社,1993[12]李鸿吉.VB6.0数理统计实用算法.北京.科技出版社,2003.9[13]刘瑞新,汪远征.Visual Basic程序设计教程.北京.机械工业出版社,2000.10。