厚板對接焊殘余應(yīng)力分布研究.pdf

1、大型鋼結(jié)構(gòu)和管道工程項目中的厚板連接往往采用焊接方式，由于焊接過程中高度集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將會產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余應(yīng)力和殘余變形。焊接殘余應(yīng)力會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用性能，同時由于厚板焊接殘余應(yīng)力場的影響因素眾多，變化復(fù)雜，因此，對厚板焊接殘余應(yīng)力的研究具有很重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文研究對象為兩塊厚度為100mm的厚板，材質(zhì)為A105閥門用鋼，采用埋弧自動焊進(jìn)行多層多道焊接。焊接坡口為窄間隙U型坡口，焊接形式為對接

2、焊。
　　 本文首先使用X-350AL型X射線應(yīng)力測量儀，平面雙向非等間距布置測點(diǎn)，對厚板焊接后的表面殘余應(yīng)力場進(jìn)行了測量。然后分析實驗數(shù)據(jù)，給出殘余應(yīng)力分布曲線，根據(jù)應(yīng)力分布狀體總結(jié)出殘余應(yīng)力的分布規(guī)律。接著使用通用有限元計算軟件MSC.Mrac2007中新增的WELD PATH功能來定義焊接路徑，對焊接過程進(jìn)行建模計算。焊接殘余應(yīng)力計算結(jié)果和測量結(jié)果表明，兩者基本吻合，證明了該模擬方法的有效性。在驗證了表面殘余應(yīng)力后，厚度方

3、向的殘余應(yīng)力值可以從計算結(jié)果中得出，解決了厚度方向應(yīng)力難得出的問題。最后，對于表面殘余應(yīng)力沿焊縫方向、焊縫垂直方向以及厚度方向應(yīng)力σz的分布規(guī)律，采用了基于Levenberg-Marquardt法和通用全局優(yōu)化算法擬合分布曲線，給出擬合方程。并進(jìn)一步分析了表面焊縫區(qū)域的二維分布曲面，提出殘余應(yīng)力的二維分布模型。
　　 本文中建立的有限元模型和提出的殘余應(yīng)力分布公式可為實際焊接工作提供指導(dǎo)依據(jù)，為以后的焊接殘余應(yīng)力分布研究提供參考