焊接殘余應(yīng)力場在交變載荷作用下的特性研究.pdf

1、由焊接而產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變過程及其隨后出現(xiàn)的殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變，是導(dǎo)致焊接裂紋和接頭強度與性能降低的重要因素，對結(jié)構(gòu)的靜強度、疲勞強度、穩(wěn)定性、剛度以及應(yīng)力腐蝕開裂等均存在著不可忽視乃至于致命的影響，所以在考慮結(jié)構(gòu)的強度、使用壽命等時，必須將焊接殘余應(yīng)力的影響考慮在內(nèi)。 焊接是一個涉及電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過程。如果能夠利用計算機技術(shù)實現(xiàn)對焊接過程的數(shù)值模擬，那么我們就可以在結(jié)構(gòu)設(shè)計階段預(yù)估焊接殘余應(yīng)力的大小與分布從而

2、確定最佳設(shè)計方案、最佳工藝方法和焊接參數(shù)。本論文基于焊接熱傳導(dǎo)理論、熱彈塑性理論，并結(jié)合有限元數(shù)值計算的方法，建立了與實際實驗試件及焊接條件相符合的有限元計算模型，實現(xiàn)了焊接過程中的瞬態(tài)溫度場和瞬態(tài)熱應(yīng)力場以及焊后殘余應(yīng)力場的數(shù)值模擬計算。計算結(jié)果與傳統(tǒng)結(jié)果和理論值相吻合，殘余應(yīng)力計算結(jié)果與實際測量結(jié)果吻合較好，說明本論文的有限元計算程序能夠?qū)崿F(xiàn)平板對接焊焊接過程的數(shù)值模擬，對于實際工程應(yīng)用具有一定的實用價值。 對于材料承受動力

3、載荷性能的影響而言，焊接殘余應(yīng)力對材料疲勞壽命的影響是重要的。研究表明，當(dāng)焊接結(jié)構(gòu)承受交變載荷作用時，焊接殘余應(yīng)力場的分布與大小會隨著交變應(yīng)力的改變而改變。本文基于小孔釋放法測量殘余應(yīng)力的方法，通過實驗研究了交變載荷對焊接殘余應(yīng)力場產(chǎn)生的影響。實驗結(jié)果表明：第一，焊縫區(qū)域附近縱向殘余應(yīng)力呈現(xiàn)拉應(yīng)力狀態(tài)，遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域呈現(xiàn)壓應(yīng)力狀態(tài)，焊縫中心線附近應(yīng)力峰值接近材料的屈服強度，測量結(jié)果與理論結(jié)果相吻合；第二，外加交變載荷在一定程度上能使殘余應(yīng)