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关键词： 2.25Cr-1Mo-0.25V钢焊缝金属   焊后热处理   低温冲击韧性   高温冲击韧性   韧脆转变温度  

摘要： 2.25Cr1Mo0.25V钢因其优异的高温性能、抗回火性能以及持久性能，被广泛应用于临氢设备和高温高压管道，其焊缝金属在焊接过程中易出现微观组织不均匀以及韧脆转变温度较高等问题，这些问题直接影响焊接结构件在低温或变载条件下的安全性与可靠性。因此深入研究其焊缝金属的组织调控与韧性改善机制，对该材料在大型设备中长期稳定运行具有重要意义。利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope, SEM)和电子背散射衍射(Electron back scatter diffraction, EBSD)表征焊态(As-welded, AW)与两种焊后热处理(Post weld heat treatment, PWHT)态(705℃×8 h(PWHT.MIN)和705℃×32 h(PWHT.MAX))下焊缝金属的微观结构；并通过高低温环境下的夏比冲击试验检测了焊缝金属的冲击韧性。结果表明：焊态试样的显微组织主要由块状铁素体和粒状贝氏体组成，表现出微观结构不均匀性和晶粒间变形不协调性，常温下冲击功低于10 J；焊态试样200℃下保温20 min后，显微组织中出现铁素体，冲击功随之提高到90 J。但经过焊后热处理之后，试样的显微组织以铁素体组织为主，室温下冲击功提高到200 J。AW、PWHT.MIN和PWHT.MAX试样的韧脆转变温度分别为158℃、-30℃和-40℃。随着回火时间的延长，晶粒之间协调变形程度增加，裂纹形核延迟，对裂纹扩展的阻碍作用增加，从而显著降低了韧脆转变温度。

关键词： 门框静强度   焊缝疲劳强度   有限元法   结构参数  

摘要： 塔架是风电机组的重要支撑部件,对风电机组的结构安全性和可靠性至关重要。门洞区域是塔架结构的薄弱点,对塔架结构的承载力和稳定性具有重要影响。由于门洞区域几何形状的不规则性,门框和焊缝所受载荷较为复杂,载荷传递路径不明确,工程中多采用数值仿真的方法对其进行强度及稳定性分析。文中建立了高精度塔架门洞区域有限元分析模型,在保证计算效率的同时,对门洞区域强度及焊缝疲劳性能进行了细化计算,分析塔架门洞不同结构参数对焊缝强度、焊缝疲劳性能及门框强度的影响。研究结果表明,在保持门洞整体形状不变的基础上,合理控制门洞直线段长度、门洞宽度及门框定位尺寸,可降低焊缝处应力,提高门框静强度及焊缝疲劳寿命。

关键词： 超声波检测   钢结构焊缝   疲劳裂纹   Q345qD钢  

摘要： 文章针对钢结构焊缝疲劳裂纹检测难题,以Q345qD钢为研究对象,设计“硬件多频融合+软件智能分析”的超声波检测系统。经对比试验,新系统检测精度显著优于传统超声仪,能有效克服深度盲区与人工误判问题,但对表面开口宽度<0.1 mm的裂纹存在漏检风险。同时,开展Q345qD钢疲劳试验,发现其疲劳寿命与应力水平呈显著负相关,应力降低可大幅提升疲劳寿命,裂纹扩展速率随应力减小而降低。研究成果为钢结构安全评估、疲劳设计及寿命预测提供有力技术支持与数据参考。

关键词： 管管相贯空间曲线焊缝   Otus算法   Mean-Shift算法   矢量空间   卡尔曼滤波算法   主动扰动抑制控制器  

摘要： 管管相贯空间曲线焊缝因其自身的不规则性,在自动焊接过程中,焊枪需频繁加速、减速和变向运动,导致焊接控制系统在接收指令、处理数据和执行动作之间存在一定的滞后时间,焊枪无法立即达到期望的位置和速度,从而产生超调现象,影响最终的焊接效果。为此,本研究提出管管相贯空间曲线焊缝自动焊接运动轨迹动态补偿方法。初步采集焊枪视觉信息,利用Otus算法提取视频帧内的焊枪末端主体信息,并引入Mean-Shift算法将其二维位置信息投影至矢量空间,结合卡尔曼滤波算法,对焊枪末端的运动状态信息展开估计,从而实现焊接运动轨迹的动态跟踪。基于轨迹跟踪结果与既定焊接轨迹之间的偏移量,构建主动扰动抑制控制器,以卡尔曼滤波器输出运动轨迹跟踪结果与实际管管相贯空间曲线焊缝之间的误差为输入值,通过非线性因子的调整,对误差进行非线性补偿,减少焊接过程中的超调问题,实现焊接运动轨迹动态补偿。试验表明:所提方法轨迹跟踪效果精确,同时具备较高抗干扰能力,可提高焊接作业质量。

关键词： 既有钢桥   焊缝无损检测   弱漏磁检测   力磁耦合   疲劳寿命评估  

摘要： 既有钢桥焊缝在疲劳荷载下易产生裂纹,传统无损检测方法对早期微小裂纹敏感性不足,因此,文中基于力磁耦合效应与磁偶极子模型,开展钢结构焊缝弱漏磁检测技术研究。通过最大载荷100 kN和80 kN的低周与高周疲劳试验,发现裂纹出现时B_(x)平均值为179.2 mGs,破坏时降至165.4 mGs,降幅17.0%;B_(y)峰谷差从92.7 mGs增至167.8 mGs,增幅60.2%;B z从108.9 mGs降至92.6 mGs,降幅19.5%。仿真表明裂纹长度10 mm~30 mm影响信号空间分布范围,宽度0.1 mm~0.3 mm影响信号幅值特征。基于磁信号特征参量M和S建立的Boltzmann函数模型,寿命预测误差为1.2%~1.7%。该研究为既有钢桥焊缝无损检测及疲劳寿命评估提供了新方法。

关键词： 材料力学   桁架结构   铰链   螺栓连接   全约束  

摘要： 针对工程力学教学中桁架结构理论铰接与实际焊接之间存在的认知矛盾,本文通过理论分析、有限元仿真与工程案例的三维验证,系统论证了铰接简化模型的工程适用性。研究表明,焊接模型与铰接模型在结构位移和杆件内力方面具有高度一致性,这为学时少、要求高的教学矛盾提供了解决方案。本文基于“理论—仿真—实践”三阶教学模式,构建了包含基础层(传统铰接理论)、进阶层(有限元误差验证)、拓展层(工程决策训练)的创新教学框架,将知识点传授升华为工程思维能力培养,为新工科背景下力学课程改革提供了可复制的实践范式。

关键词： 快堆   螺栓连接   粘塑性本构模型   高温疲劳行为   损伤演化  

摘要： 为揭示快堆高温环境下P91螺栓在循环载荷作用下的疲劳及损伤特征,本文基于引入损伤演化的Chaboche统一粘塑性本构方程,构建了精细化三维螺栓连接结构有限元模型,开展不同载荷谱和不同温度下的结构响应与损伤演化分析,并给出螺栓的应变-疲劳寿命曲线。结果表明:在400～600℃内,螺栓与螺母啮合的第一圈螺纹牙出现显著应力集中,为关键的结构损伤区域。每个循环周期内的保载时间增加将显著加速损伤累积。不同保载条件下,螺栓预紧力的循环演化呈现出快速衰减及后期趋稳的特征;循环载荷下的保载时间越久,初始预紧力损失越大,而全过程保载的预紧力损伤最小。温度升高会显著增强粘塑性流动能力,服役温度越高,螺栓最大等效应力和预紧力下降幅度越大,相同工况下600℃的损伤量约为400℃时的2倍。研究表明,循环加载路径与高温因素均显著促进损伤发展,快堆螺栓连接结构设计时应充分考虑损伤效应以提升安全裕度。

关键词： 角焊缝   真实形状   壳单元   静强度   疲劳强度   子模型  

摘要： 轨道车辆角焊缝强度分析常用方法均有瑕疵.静强度试验时，数量有限、测量焊缝应力的应变片受尺寸限制通常贴在母材上，其中心距焊趾约10mm，所测应力不能反映角焊缝真实受力.列车不载客运营试验只能发现部分焊缝开裂隐患.为提高结构可靠性、降低返修成本，借鉴“基于北美双层客车平台的轻量化高强度不锈钢车车体技术深化研究项目”车体设计经验，提出了一种兼顾学术与工程实际的角焊缝强度分析方法，即FEA分两阶段进行，采用壳单元的FEA为第一阶段，若此阶段静强度工况某视同角焊缝的节点应力超过许用应力的0.3倍，则采用子模型法进行二次静强度校核，若此阶段疲劳工况某视同角焊缝的节点方向应力波动范围超过许用方向应力波动范围的0.3倍，则采用子模型法进行二次疲劳校核.子模型须根据图纸焊缝标注，反映角焊缝实体真实形状.

关键词： 航空发动机   机匣振动   固有频率   螺栓预紧力   振型   敲频试验   有限元分析  

摘要： 为系统地评估螺栓预紧力对整机机匣动态行为的影响，本文围绕航空发动机整机机匣的模态分析展开研究，采用有限元分析与试验模态测试相结合的方法，分别探讨了单机匣、双机匣及整机机匣在自由状态下的振动模态特征，探究螺栓预紧力大小和螺栓数量对机匣固有频率及模态振型的影响规律，并验证仿真与试验结果的一致性。结果表明，机匣振动形式均以薄壁筒振动为主，单机匣、双机匣、整机机匣的仿真与试验振型基本保持一致，对比不考虑螺栓预紧力的仿真结果，考虑预紧力的仿真结果与试验结果的误差显著降低：双机匣频率平均误差由6.28%降至3.09%，整机机匣频率平均误差由14.40%降至3.26%，充分说明在机匣模态仿真分析中添加螺栓预紧力的必要性。轴向半波数m和周向波数n随着模态阶数的增加而增加，呈规律性变化。螺栓数量增加可提升局部刚度，整机机匣固有频率显著提高，高阶振型也由局部不规则变形演变为规则的整体花瓣模态；螺栓预紧力增大则会使各阶固有频率不同程度升高，且对低阶模态影响更为显著，振型虽无本质变化，但过高的预紧力易诱发局部变形。二者均通过改变结构刚度等影响动态特性，为发动机结构设计与优化提供参考。

关键词： 掺氢输送   X80管道环焊缝   应变能力   SMLResNet算法  

摘要： 为揭示掺氢输送X80高钢级管道环焊缝应变能力的影响规律，并建立掺氢输送X80环焊缝断裂失效评价方法，本文构建了氢环境下含裂纹高钢级管道环焊缝应变能力有限元模型，并基于空气环境下X80管道宽板试验结果对模型进行了验证。在此基础上，分析了临氢环境参数、管道结构尺寸参数、材料性能参数及载荷参数对应变能力的影响，采用ABAQUS-Python参数化编程构建了掺氢输送X80管道环焊缝极限拉伸应变能力数据库，进一步基于SMLResNet深度学习算法建立了环焊缝极限拉伸应变能力预测模型。结果表明：所建有限元模型能够较准确表征氢环境下环焊缝应变能力；掺氢比、裂纹深度、强度匹配系数和内压对应变能力影响显著；所构建应变能力数据库共包含2909组工况，预测模型拟合优度达到模型拟合优度达到96.37%。研究结果表明，基于有限元分析与深度学习相结合的应变能力预测方法可实现氢环境下高钢级管道环焊缝应变能力的准确预测，为掺氢天然气管道环焊缝断裂安全评价提供理论依据和工程参考。