考慮初始?xì)堄鄳?yīng)力的薄板焊接屈曲變形分析.pdf

1、焊接是船舶等大型結(jié)構(gòu)制造中主要的連接方式，而且近年來(lái)在材料加工領(lǐng)域中占有十分重要的地位。雖然焊接可以將材料進(jìn)行永久性的連接，但是在焊接加工過(guò)程中，由于材料屬性的非線性和溫度不均勻的變化等復(fù)雜因素，導(dǎo)致焊后結(jié)構(gòu)件內(nèi)部會(huì)存在應(yīng)力分布以及外表面發(fā)生變形，從而出現(xiàn)材料力學(xué)性能降低、使用壽命縮短等現(xiàn)象。并且在實(shí)際工程中，焊接件在實(shí)施焊接前都會(huì)經(jīng)過(guò)一系列的熱加工和機(jī)械加工。如此以來(lái)，焊件在焊接前都會(huì)存在一定的初始?xì)堄鄳?yīng)力分布。
　　基于上述研

2、究背景，為了研究初始?xì)堄鄳?yīng)力對(duì)焊接殘余應(yīng)力分布及其數(shù)值的影響，本文建立了熱軋制成形和焊接制造的有限元模型，探討薄板在經(jīng)過(guò)熱軋制加工后產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力對(duì)焊接過(guò)程的影響。研究中將軋制引起的殘余應(yīng)力繼承到焊接預(yù)測(cè)分析中，開(kāi)發(fā)了三維熱-彈-塑性有限元計(jì)算程序，基于熱力直接耦合法，以板厚為5mm的Q235鋼對(duì)接焊為例，對(duì)其焊接殘余應(yīng)力和變形的預(yù)測(cè)進(jìn)行了數(shù)值模擬，其中考慮到了金屬材料物理性能和力學(xué)性能隨溫度變化的特點(diǎn)。得到了焊接殘余應(yīng)力的分布規(guī)律:

3、焊縫周圍的金屬在施焊過(guò)程中，熱應(yīng)力呈壓應(yīng)力分布狀態(tài)并漸漸增大;冷卻過(guò)程中，內(nèi)應(yīng)力性質(zhì)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，即由壓應(yīng)力逐漸減小之后轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。冷卻至室溫后，在沿垂直于焊縫方向上，殘余應(yīng)力呈對(duì)稱分布。焊縫和熱影響區(qū)呈現(xiàn)拉伸殘余應(yīng)力分布，母材區(qū)域則呈壓縮性殘余應(yīng)力狀態(tài)。沿焊縫方向上，殘余應(yīng)力同樣呈對(duì)稱分布的規(guī)律:焊縫中部金屬受壓和焊縫兩端金屬受拉。之后通過(guò)分析對(duì)比薄板是否考慮初始?xì)堄鄳?yīng)力的兩種方案的計(jì)算結(jié)果，得出了在沿焊縫方向和垂直于焊縫方向上，兩種