船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能研究.pdf

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1、第16卷第5期2012年5月船舶力學(xué)JournalofShipMechanicsV01．16No．5Mav2012文章編號(hào)：1007-7294(2012)05--0573-07船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)疲勞性能研究王智祥8。王正倫6，張?chǎng)?(重慶交通大學(xué)a．船舶工程中心；b．機(jī)電與汽車(chē)工程學(xué)院．重慶400074)摘要：文章對(duì)船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的焊縫、影響區(qū)和母樹(shù)在不同應(yīng)力比下分別進(jìn)行了疲勞裂紋擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，同時(shí)利用有限元分析軟件進(jìn)行了數(shù)值模擬．得到了裂紋擴(kuò)展速率da／dN與應(yīng)力強(qiáng)度因子似的關(guān)系曲線。研究結(jié)果表明：船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)中焊縫裂紋擴(kuò)展速率最低，抗疲勞裂紋擴(kuò)

2、展能力最高；母材疲勞裂紋擴(kuò)展速率最高?？蛊诹鸭y擴(kuò)展能力最差；焊縫對(duì)應(yīng)力變化的靈敏度最高．熱影響區(qū)次之，母材雖弱；通過(guò)實(shí)驗(yàn)與模擬對(duì)比分析．表明數(shù)值模擬對(duì)船用雙相不銹鋼疲勞裂紋擴(kuò)展速率定量分析是正確的且方法可行。關(guān)鍵詞：雙相不銹鋼；化學(xué)品船；焊接；疲勞；有限元中圖分類(lèi)號(hào)：U668．2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AStudyonweldedstructurefatigueofDSSusedinshipbuildingWANCZhi-xiang’，WANGZheng-lunb,ZHANGXin“fB．CenterofShipEngineering；,h．CollegeofMechantr

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

4、erentstressratioatthesametime．a(chǎn)ndthedddN-AKcurvesof山issteelwereobtained．Theresearchresultsshowthatthefatiguecrackgrowthrateofweldmetalistheslowestandtheabilitytoresistfatiguecrackgrowthisthehighestinthethreeparts，thelowestisbasemetal．Secondly，thesensitivitycausedbythestresschangeofweld

5、metalisthehighest，andthelowestisbasemetal．Thecom·parisonbetweenfiniteelementsimulationandexperimentshowsthatthesimulationoffatiguecrackgrowthrateofDSSusedinshipbuildingiscompletelycot"reclandfeasible．Keywords：DSS；chemicalship；weld；fatigue；FEM1引言雙相不銹鋼(DSS)具有強(qiáng)度高、低溫韌性好、抗疲勞強(qiáng)度高和對(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感等優(yōu)良特

6、性Il嘲。近年來(lái)，雙相不銹鋼焊接件和焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用尤其廣泛，比如在化學(xué)品船建造、各類(lèi)管道、海洋平臺(tái)等行業(yè)。在特種船舶制造方面，使用雙相不銹鋼建造的化學(xué)品船防腐能力非常強(qiáng)，后期維護(hù)費(fèi)用低，船舶安全性得以大大提高14J。船體是一種典型的焊接結(jié)構(gòu)，焊接質(zhì)量和性能直接影響到船舶的安全性能15l。本收稿日期：2012—03—12基金項(xiàng)目：重慶市科委鶯大科技攻關(guān)項(xiàng)目“特種船舶焊接技術(shù)研究(CATC2008AB3033)”作者簡(jiǎn)介：王智祥(1955一)，男，教授，主要從事船舶工程、造船材料力學(xué)性能等方面的研究和教學(xué)工作E—mail：wza@cquc．edu．ell口574船舶力學(xué)

7、第16卷第5期文以我國(guó)化學(xué)品船舶建造中首次使用國(guó)產(chǎn)不銹鋼帶來(lái)的技術(shù)難題為研究背景，以重慶市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目“特種船舶焊接技術(shù)研究(CSTC2008AB3033)”為支撐，采用疲勞實(shí)驗(yàn)和有限元模擬相結(jié)合的方法對(duì)船用雙相不銹鋼焊接結(jié)構(gòu)的疲勞性能進(jìn)行了相關(guān)研究。研究結(jié)果對(duì)掌握船舶焊接結(jié)構(gòu)的疲勞特性，揭示雙相不銹鋼的疲勞的本質(zhì)，防止特種化學(xué)品船生命周期內(nèi)失效事故的突然發(fā)生，有著重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。2疲勞裂紋擴(kuò)展速率實(shí)驗(yàn)2．1實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備本次實(shí)驗(yàn)所用雙相不銹鋼產(chǎn)自太原鋼鐵廠，由國(guó)營(yíng)川東造船廠提供，該廠是我國(guó)首次運(yùn)用國(guó)產(chǎn)雙相不銹鋼來(lái)建造5500t化學(xué)品船舶的制造商。