焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)在交變載荷作用下的特性研究.pdf

1、由焊接而產(chǎn)生的動(dòng)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(qiáng)度與性能降低的重要因素，對(duì)結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)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(qiáng)度、使用壽命等時(shí)，必須將焊接殘余應(yīng)力的影響考慮在內(nèi)。 焊接是一個(gè)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(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)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(jì)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(jì)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(jì)算的方法，建立了與實(shí)際實(shí)驗(yàn)試件及焊接條件相符合的有限元計(jì)算模型，實(shí)現(xiàn)了焊接過程中的瞬態(tài)溫度場(chǎng)和瞬態(tài)熱應(yīng)力場(chǎng)以及焊后殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算。計(jì)算結(jié)果與傳統(tǒng)結(jié)果和理論值相吻合，殘余應(yīng)力計(jì)算結(jié)果與實(shí)際測(cè)量結(jié)果吻合較好，說明本論文的有限元計(jì)算程序能夠?qū)崿F(xiàn)平板對(duì)接焊焊接過程的數(shù)值模擬，對(duì)于實(shí)際工程應(yīng)用具有一定的實(shí)用價(jià)值。 對(duì)于材料承受動(dòng)力

3、載荷性能的影響而言，焊接殘余應(yīng)力對(duì)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(shí)，焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)的分布與大小會(huì)隨著交變應(yīng)力的改變而改變。本文基于小孔釋放法測(cè)量殘余應(yīng)力的方法，通過實(shí)驗(yàn)研究了交變載荷對(duì)焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生的影響。實(shí)驗(yàn)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(qiáng)度，測(cè)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)