低应力-大气弱腐蚀环境耦合作用下焊接结构超长寿命疲劳失效机理及寿命预测

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51875402
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    58.0万
  • 负责人：
    邓彩艳
  • 依托单位：
    天津大学
  • 学科分类：
    E0508.成形制造
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

With the development of modern industry, the design life of many welded structures has entered the super-long-life region. Besides, for many super-long-life engineering structures, such as cross-sea bridges, high-speed bogies, etc., the influence of light/weak atmospheric corrosion on fatigue performance cannot be ignored. Therefore, in order to ensure the fatigue reliability of the welded structures with super-long life in atmospheric corrosive environment, a systematic study of the degradation mechanism of the very high cycle fatigue performance of welded joints under the condition of atmospheric corrosive environment, the evolution characteristics of S-N curves, and the influence of the key factors such as scale, frequency and stress concentration is carried out. This project will be completed by high frequency, ultra-high frequency and ultrasonic fatigue test system. On the basis of the test and analysis, the fatigue life prediction model of typical welded joints in very high cycle fatigue regime under light/weak atmospheric corrosive environment is established, which will be compared with the nominal design curve of fatigue design specification for metal material welding structure specified by IIW. Finally, a more scientific suggestion for the modification of the very high cycle fatigue design curve of the welded joint is proposed, which is supported by the data of sufficient fatigue test.
随着现代工业的发展，很多焊接结构的设计寿命已进入超长寿命区间，且对于很多超长时间服役的工程结构，如跨海大桥、高铁转向架等，大气轻/弱腐蚀环境对疲劳性能的影响不容忽视。因此，为了保证在大气环境条件下超长寿命服役的焊接结构的疲劳可靠性，本项目利用高频、超高频、超声频疲劳试验系统，综合考虑试验环境腐蚀性强弱、试验加载频率与试件表面应力集中状况和试样尺寸等关键影响因素，系统研究并揭示大气轻/弱腐蚀环境条件下焊接接头在超长寿命区间的疲劳性能退化机理、S-N曲线演变特征及其尺度/频率/表面应力状态等关键因素的影响规律，在此基础上建立大气轻弱腐蚀环境条件下典型焊接接头的超长寿命区间疲劳寿命预测模型，并与IIW金属材料焊接结构疲劳设计规范的超高周阶段标称设计曲线进行比较分析，最终提出更科学的、有着大量足尺寸疲劳试验数据支撑的典型焊接接头超高周疲劳设计曲线的修正建议及可靠的理论与实验依据。

结项摘要

诸多焊接结构在服役期间所承受的载荷循环已达到107周次以上，甚至超过109，对于超长服役时间的工程结构和装备来说，大气弱/轻腐蚀环境对其疲劳寿命的影响不容忽视。探究焊接接头在腐蚀环境中的疲劳行为及适用的疲劳延寿技术对保障结构的安全服役和提高处于腐蚀环境中的焊接结构的疲劳性能具有重大意义。.焊接接头在干燥空气和潮湿水雾环境中的疲劳性能研究结果表明，对于含高值焊接残余应力的足尺寸焊接接头，在干燥空气中IIW和BS7608推荐的设计曲线是保守的，而在水雾环境中，标准设计曲线是危险的；对于含低值焊接残余应力焊接接头，标准设计曲线是安全的。对于足尺寸焊接接头，焊后热处理、高频机械冲击和焊后热处理 + 高频机械冲击复合处理使得焊接接头在水雾环境中的疲劳强度分别提高60%、90%和160%以上。疲劳损伤与氢的耦合作用是造成腐蚀环境中接头疲劳寿命降低的重要因素之一，同时，疲劳损伤会进一步提高接头的氢含量，进而加剧焊接接头的氢脆敏感性。通过数值分析研究了影响焊接接头氢分布的关键因素，氢-应力的互相作用导致接头氢分布的不均匀性，焊接残余拉应力的存在使得焊趾和母材近表层区域的氢浓度进一步提高。.在此研究基础上分析现有疲劳设计规范对于超长寿命服役的焊接结构在大气腐蚀环境条件工作的适用性，对大气环境下服役焊接结构的超高周疲劳设计规范的建立具有重要科学指导意义。

项目成果

期刊论文数量（15）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
超声冲击对含根部缺陷铝合金FSW接头疲劳性能的影响
  • DOI：
    10.12073/j.hjxb.20201220001
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    焊接学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    詹睿;王东坡;邓彩艳;崔雷;管卫;梁行
  • 通讯作者：
    梁行
Fatigue-performance of PWHT welded joints: As-welded vs. high-frequency mechanical impact treatment
PWHT 焊接接头的疲劳性能：焊态与高频机械冲击处理
  • DOI：
    10.1016/j.jcsr.2021.106933
  • 发表时间：
    2021-09-03
  • 期刊：
    JOURNAL OF CONSTRUCTIONAL STEEL RESEARCH
  • 影响因子：
    4.1
  • 作者：
    Gao, Zhiwei;Gong, Baoming;Hu, Dianjun
  • 通讯作者：
    Hu, Dianjun
Improved microstructure heterogeneity and low-temperature fracture toughness of C-Mn weld metal through post weld heat treatment
通过焊后热处理改善C-Mn焊缝金属的显微组织不均匀性和低温断裂韧性
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2019.138541
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Liu Kaiyue;Wang Dongpo;Deng Caiyan;Gong Baoming;Wu Shipin
  • 通讯作者：
    Wu Shipin
Evolution of welding residual stresses involving the cutting process and its effect on fatigue performance
切削过程中焊接残余应力的演变及其对疲劳性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.ijpvp.2022.104636
  • 发表时间：
    2022-02
  • 期刊：
    International Journal of Pressure Vessels and Piping
  • 影响因子：
    3
  • 作者：
    Rui Zhan;Dongpo Wang;Zhiguo Ren;Caiyan Deng;Xiaohan Xu;Hang Liang
  • 通讯作者：
    Hang Liang
Effects of heterogeneity and coarse secondary phases on mechanical properties of 7050-T7451 aluminum alloy friction stir welding joint
异质性和粗大第二相对7050-T7451铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能的影响
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2019.138223
  • 发表时间：
    2019-09-09
  • 期刊：
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Liu, Yong;Deng, Caiyan;Bai, Yanan
  • 通讯作者：
    Bai, Yanan

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  • 通讯作者：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    王东坡
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  • 发表时间：
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    --
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  • 通讯作者：
    王东坡
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    --
  • 发表时间：
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  • 期刊：
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
    张玉凤
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    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    焊接学报，2006，17（1）：17~20
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    邓彩艳;张玉凤
  • 通讯作者：
    张玉凤

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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