焊接接头延性裂纹扩展的数值模拟

摘要

本文用GTN损伤模型对30Cr2Ni4MoV转子钢焊接接头延性裂纹的扩展进行了有限元模拟。初始裂纹位于母材、热影响区、焊缝、热影响区和母材界面、热影响区和焊缝界面五个不同位置。模拟得到的焊缝、母材和热影响区断裂韧性试样的载荷-位移曲线和J-△a阻力曲线与实验曲线吻合良好，以此确定了GTN模型中的材料损伤参数。结果表明：焊缝的裂纹扩展阻力最低，热影响区最高，母材居中。当初始裂纹位于母材和热影响区界面时，裂纹偏向强度和扩展阻力较低的母材一侧扩展，其阻力曲线和母材相似。当初始裂纹位于热影响区和焊缝界面时，裂纹向焊缝一侧偏离且沿着界面扩展，阻力曲线较焊缝稍有降低。GTN局部法损伤模型可用于预测焊接接头中不同位置裂纹的扩展阻力曲线和裂纹扩展路径。