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

2、確定最佳設計方案、最佳工藝方法和焊接參數(shù)。本論文基于焊接熱傳導理論、熱彈塑性理論，并結合有限元數(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)熱應力場以及焊后殘余應力場的數(shù)值模擬計算。計算結果與傳統(tǒng)結果和理論值相吻合，殘余應力計算結果與實際測量結果吻合較好，說明本論文的有限元計算程序能夠實現(xiàn)平板對接焊焊接過程的數(shù)值模擬，對于實際工程應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，焊接殘余應力對材料疲勞壽命的影響是重要的。研究表明，當焊接結構承受交變載荷作用時，焊接殘余應力場的分布與大小會隨著交變應力的改變而改變。本文基于小孔釋放法測量殘余應力的方法，通過實驗研究了交變載荷對焊接殘余應力場產(chǎn)生的影響。實驗結果表明：第一，焊縫區(qū)域附近縱向殘余應力呈現(xiàn)拉應力狀態(tài)，遠離焊縫區(qū)域呈現(xiàn)壓應力狀態(tài)，焊縫中心線附近應力峰值接近材料的屈服強度，測量結果與理論結果相吻合；第二，外加交變載荷在一定程度上能使殘余應