焊接结构安全性评估方法及断裂进展研究开题报告

 2022-01-13 08:01

全文总字数:3498字

1. 研究目的与意义(文献综述)

为了保证结构服役安全性,可以在选材、设计和制造中采取一些减少焊接残余应力、避免焊接残余变形的措施,但是在产品投入使用前的加工制造环节采取这些措施也存在一些难以估计和解决的问题。例如:实际工程结构制造[1]中完全避免缺陷和消除焊接残余应力几乎是不可能的,结构选材和设计要考虑强度、焊接接头的组织和力学不均匀性、外部复杂工作应力、服役环境条件及制造成本等诸多因素,很难科学合理地协调和兼顾各个影响因素,所以实际结构制造出来时就是不完美的;在产品投入使用后的服役环节,在例行检查时,会发现缺陷,有些缺陷难以修复或者需要巨额维修成本,如焊接修复使接头多次受热,容易出现新的焊接缺陷[2]、接头组织脆化或弱化、应力状态更危险等问题,由此,进行工程结构制造环节或服役环节服役安全性评定工作十分重要,这项工作可以对含缺陷结构在服役条件下的脆性断裂安全性给出较为科学的评价结论,为结构的选材、设计、制造、服役前后的质量评估提供科学依据及指导原则。由于产品在韧性断裂前有明显的塑性变形[3],一般会产生可观察的结构变形、机构运转精度下降等特点,及时更换即可降低损失,且脆性断裂的构件常形成碎片,构件碎片在断裂时会飞溅,有可能会对周围人或者事物造成一定程度的破坏,所以更多针对脆性断裂研究其安全评定[4]

焊接结构安全评定方法,又名焊接结构缺陷评定方法和焊接结构合于使用评定方法。目前按照采用的断裂力学参量准则的不同,国际上关于含缺陷结构的完整性评定主要分为三类,即k安全评定方法、cod准则安全评定方法和j积分准则安全评定方法。

k准则安全评定方法:采用k准则对缺陷进行评定的方法,将缺陷处的应力强度因子ki与断裂韧度kic比较,若ki>kic,则裂纹启裂扩展,反之则安全。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

国内外焊接结构安全性评估方法特点及区别研究,包括相关标准的制定及适用范围;完成焊接梁、柱、容器(包括压力容器中的反应容器、贮存容器等)、薄板结构、焊接机器件典型焊接结构的安全评估方法及实践;完成焊接结构断裂研究,包括断裂的分类、区别、产生原因以及相应特征;完成对梁系、柱类常规焊接结构情况对断裂影响的研究;研究不同材料微观组织以及其断裂性能对断裂的影响;结合有限元分析计算和模拟进行断裂微观机理的研究和量化,基于有限元计算得到的应力和应变分布可以测量相关断裂准则的微观参数,相关软件包括adina和abaqus。

2.2 研究目标

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告。

第4-5周:查找文献,着手准备焊接结构安全性评估相关理论知识。

第6-7周:完成焊接结构安全性评估方面的论文。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]周浩森.焊接结构生产与装备[m].北京:机械工业出版社,1996:1-2.

[2]鲍爱莲.焊接检验[m].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2012:35-44.

[3]方洪渊.焊接结构学[m].北京:机械工业出版社,2017:220-236.

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