7A52鋁合金焊接接頭表面納米化前后殘余應力有限元分析.pdf

1、7A52超硬鋁合金是軍用車輛焊接構(gòu)件的常用材料,本文以該合金雙絲MIG焊接頭的表面納米化試驗為基礎,利用ANSYS有限元軟件,對該焊接接頭表面納米化前后的殘余應力進行了有限元分析。旨在從理論上深入探討表面納米化對焊接殘余應力的影響規(guī)律,從而為7A52鋁合金焊接接頭表面納米化的試驗研究提供理論指導。取得的主要結(jié)果和結(jié)論為:(1)焊接溫度場計算結(jié)果表明:采用ANSYS的“生死”單元技術實現(xiàn)了多層焊中焊縫填充的動態(tài)過程,與真實試驗過程基本吻合

2、。焊縫區(qū)的最高溫度可達到837℃,與理論計算結(jié)果一致。(2)焊接應力場計算結(jié)果表明:焊縫區(qū)的縱向殘余應力均為拉應力。沿板寬方向,拉應力數(shù)值在24~99MPa之間;而沿焊縫方向,最大值為68MPa。焊縫區(qū)的橫向殘余應力既有拉應力,也有壓應力。沿板寬方向,均為拉應力,最大值為22MPa;而沿焊縫方向,兩端為壓應力,最大值為16MPa,中間部位附近區(qū)域為拉應力,最大值為22MPa。(3)固溶-人工時效處理應力場計算結(jié)果表明:焊縫區(qū)的縱向殘余拉

3、應力有所減小。沿板寬方向,最大拉應力由固溶處理前的99MPa減小到56MPa;而沿焊縫方向,最大拉應力由固溶處理前的68MPa減小到56MPa。焊縫區(qū)的橫向殘余應力既有拉應力,也有壓應力,與固溶處理前相比,拉應力減小,壓應力增大。沿板寬方向均為拉應力,最大拉應力由固溶處理前的22MPa減小到18MPa;而沿焊縫方向,兩端為壓應力,最大壓應力由固溶處理前的16MPa增加到17MPa,中間部位附近區(qū)域為拉應力,最大拉應力由固溶處理前的22M

4、Pa減小到18MPa。(4)表面納米化應力場計算結(jié)果表明:隨著高能噴丸時間的增加,沿板寬和焊縫方向的縱向、橫向殘余應力的變化規(guī)律為,拉應力逐漸減小并轉(zhuǎn)化為壓應力,壓應力逐漸增大,高能噴丸飽和時間為30min。焊縫區(qū)的縱向殘余應力既有拉應力,也有壓應力。沿板寬方向,最大拉應力由高能噴丸前的56MPa減小到27MPa,最大壓應力由高能噴丸前的10MPa增大到27MPa;沿焊縫方向,最大壓應力為13MPa,最大拉應力由高能噴丸前的56MPa減