陶瓷-金屬釬焊接頭殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬.pdf

1、陶瓷與金屬由于熱膨脹系數(shù)的不同和接頭界面組織結(jié)構(gòu)的不均勻性，焊后在陶瓷側(cè)的邊緣處會(huì)產(chǎn)生很大的殘余應(yīng)力，嚴(yán)重影響了接頭的強(qiáng)度。研究陶瓷/金屬接頭中殘余應(yīng)力的大小和分布，尋找降低殘余應(yīng)力的方法是陶瓷/金屬連接中的一個(gè)重要問(wèn)題。 本文用熱彈塑性有限元方法，在考慮了材料性能參數(shù)隨溫度變化的情況下，研究了接頭形式對(duì)殘余應(yīng)力的大小和分布的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明，試件形狀、接頭形式、釬料性能和中間層性能等參數(shù)對(duì)殘余應(yīng)力的大小有較顯著的影響。方

2、形試件比圓形試件的殘余應(yīng)力要大，對(duì)可能產(chǎn)生應(yīng)力集中的棱邊進(jìn)行圓角過(guò)渡處理后，也可以降低殘余應(yīng)力峰值，陶瓷的焊接面凸起情況下的殘余應(yīng)力也比平面或凹陷情況下的殘余應(yīng)力要小，釬料和中間層與陶瓷和金屬的熱膨脹系數(shù)差別越小、釬料和中間層的屈服強(qiáng)度越小，殘余應(yīng)力越小。 本文研究了在釬焊過(guò)程中已經(jīng)產(chǎn)生殘余應(yīng)力的陶瓷/金屬接頭，承受瞬態(tài)溫度載荷、瞬態(tài)力載荷和交互載荷作用的情況，分析了在載荷施加過(guò)程中應(yīng)力的分布情況。發(fā)現(xiàn)在外加力載荷的作用下，陶瓷

3、外表面z向殘余應(yīng)力比載荷作用前有所降低。試件最終的殘余應(yīng)力與拉壓應(yīng)力作用的先后順序無(wú)關(guān)，只與壓應(yīng)力的大小有關(guān)。釬焊接頭在175℃有較大的應(yīng)力；隨著溫度的升高，接頭的應(yīng)力下降；當(dāng)溫度升高到450℃后冷卻過(guò)程中，溫差的影響使接頭的熱應(yīng)力增大；在溫度降到-100℃再升溫時(shí)，接頭部分金屬的塑性變形和熱膨脹系數(shù)不匹配的綜合影響，使接頭的殘余應(yīng)力不能馬上降低。簡(jiǎn)單分析了交互載荷作用下殘余應(yīng)力的變化規(guī)律。 本文同時(shí)研究了缺陷對(duì)殘余應(yīng)力分布的影