焊接接头脆性断裂局部法研究.pdfVIP

第九次争图焊接会议论文集 焊接接头脆性断蔡的局部法研究 天津大学材料学院荆洪阳霍立兴张玉风 擅要：基于局部法，由焊接接头三点弯曲试验结果成功地预测了同种材料拉伸试件的试 验结果．证实了局部法在非均质焊接接头中的可行性． 美■词：焊接接头断裂韧性局部法 0 前言 在小范围庙月*z一．，断裂韧性的临界值(Kc、6c、Jc)是与试件几何形 状无关，能反映材料的同有特性。但在大范围屈服条件下．研究结果表明…：由 于试件几何尺寸所造成的裂纹尖端拘束状态的差异，导致Jc、6c值与试件几何 形状相关，如深缺口试件的断裂韧性值比浅缺口试件低，拉伸试件的断裂韧性值 较三点弯曲试件高。 ． 近来提出了两种研究裂纹失端拘束状态对断裂韧性影响的方法。一种是用T- 应力或Q参量来定量描述裂纹尖端应力场的J—T和J—Q理论：另一种是局部法， 采用考虑裂纹尖端断裂控制区的应力大小和体积效应的威布尔应力来描述试件 的断裂状态。在脆性断裂启裂时，与试件几何尺寸及试验温度无关，威布尔应力 遵从双参数威布尔分布。 本文基于局部法12】米研究试件的几何型式对焊接接头中焊缝断裂韧性的影 响，用弯曲试件的临界CTOD值来预测拉伸试件的临界断裂韧性值，并与试验结 果进行比较，以验证局部法应用于非均值焊接接头的可行性。 1_试验 接接头，表1示出了母材及焊缝的力学性能。制备如图1所示的双裂纹拉伸试件 和三点弯曲试件，裂纹位于焊缝中心．对于三点弯曲试件，裂纹深度与板宽之比 均为ao／W=O．5。对于双裂纹拉伸试件，裂纹深度与板宽之比为aoNV=03。 表1试验材料的力学性能 星墅盛(凹!型 垫垫塑鏖f塑!型 堑亘坚塑童f丝2焦量墨f墅! X80钢 565 672 74 17．8 Z3312YGW23598 656 66 19．7 试验温度选取一500C(钢材的韧脆转变温度区)。对三点弯曲试件，临界CTOD 按BS5762计算，对双边裂纹拉伸试件按Dugdale模型进行。 第九次全国焊接会议论义集 mm 密fUnit zw罐三餮薰虱㈨。删 图1试件型式 图2给出了两种试件的试验结果，其中未涂黑试验点为6c，半涂黑试验点 为6u，涂黑试验点为8m，其划分是按BS7448进行的。由图可见，试件的几何 型式对断裂韧性值有相当影响，由拉伸试件所得到的临界CTOD值明显高于弯曲 试件。 g；∞ 加 ∞ ∞ 一．蒂一xQcm3叮o-J=I ∞ o～苛一丁E30 5 2 0．020．050．1 0．5 1．0 30 Critical CTOD(mm) 图2试验结果 2基于局部法研究试件几何型式对断裂韧性的影畴 2．1局部法 本文应用局部法研究裂纹尖端拘束状态对非均质焊接接头断裂韧性的影 响。采用威布尔应力dw(有效应力在断裂控制区上的积分)作为裂纹启裂的驱 动力。对于本研究，裂纹位于焊缝中心，可以认为裂纹的脆性启裂是由焊缝的应 力状态控制。因此威布尔应力aw可定义为：