消减与均化焊接残余应力的振动时效方法简介

本文着重介绍了振动时效原理和参数表达方式、振动时效的工艺参数选择原则与振动时效的效果之判断方法。并用具体实例说明振动时效的实施步骤及与热时效的效果的比较。     

激振频率对焊接残余应力的影响

系统研究了不同激振频率对焊接残余应力降低程度的影响．以等厚矩形低碳钢板焊接件为典型试件,利用试验模态分析技术测定试件的固有频率和振型,分别采用不同频率激励试件振动,并用盲孔应力释放法测定振动前后试件焊接残余应力,结果表明：激振频率不同,焊接残余应力的降低程度不同;以试件的固有频率振动时降低应力幅度比非固有频率大,低阶固有频率的振动降低应力幅度比高阶固有频率大;试件残余应力降低幅度随激振频率变化的趋势与试件幅频特性曲线的变化趋势表现出一定的相似性．同时,试件的振型对焊接残余应力的降低幅度也有较大影响．     

爆炸法消除焊接残余应力机理的简介

苏联乌克兰科学院巴顿焊接研究所,为了证实对接接头进行爆炸加工的良好作用与消除残余焊接应力有着密切关系,研究了用爆炸负荷方法消除钢板对接接头的残余应力的效率和机理。采用操作既简单又经济的高电容高功率的爆炸方法加工焊缝,是改善焊接接头性质的理想方法之一。从七十年代开始,人们研究了金属爆炸处理技术的工业应用,即通常用表面线状药包的爆炸作用来消除焊接接头     

焊接过程对焊接残余应力及残余变形的影响

采用热弹塑性有限元法，对直通焊和多人同时分段焊两种焊接过程的平板对接焊时焊接应力变形和圆柱壳板环缝的焊接变形进行比较，认为多人同时分段焊直通焊无论在降低焊接残余应力还是焊接残余变形都具有非常显著的效果。     

焊接结构残余应力消除技术研究现状与发展

综述了焊接结构残余应力消除技术研究现状，介绍了几种残余应力消除技术的原理及应用范围，对各种方法的优缺点及适用范围进行了比较，并对脉冲电磁场处理等新技术的应用和发展方向做了展望。     

爆炸消除焊接残余应力研究

用条状炸药对碳钢、低合金钢、调质钢和奥氏体不锈钢进行爆炸消除焊接残余应力试验。已经在压力容器、石油化工反应塔、氧化铝厂脱硅槽、水电站压力钢管等大中型焊接结构上使用。     

三维光学轮廓法测试多个焊接残余应力分量

目的测试焊接工件内部残余应力。方法采用多切割轮廓法,对工件进行一次切割,测试其纵向应力即纵向残余应力,基于叠加原理进行二次切割以及应力重构,测试第二切割面的法向应力即横向残余应力,切割过程采用200μm铜丝进行慢走丝线切割。轮廓测量采用XJTUOM面扫描系统进行测试,并对测量的原始点云进行转正、去燥、拟合等,最终作为有限元模型的边界条件来计算残余应力。结果通过二次切割应力重构,可以获得焊接工件内部纵向、横向残余应力分布云图,并在两截面交线处可以获得两个方向的应力分量。结论三维光学轮廓法可以有效地对工件内部的残余应力进行测试,基于叠加原理进行多切割轮廓法可以测试其内部多个方向的残余应力分量。     

含焊接残余应力的结构模型参数修正研究

提出考虑焊接残余应力的结构模型参数修正方法。在预应力分布模型基础上建立含焊接残余应力的结构刚度矩阵方程,分析了焊接残余应力对结构刚度及结构振动特性的影响;以消除焊接残余应力对数值计算规模和计算精度的影响为目标。应用结构优化算法,以结构固有频率残差最小化为目标,开展有限元模型的结构参数修正研究;最后,以圆柱壳结构为例,实施基于结构模型参数修正的优化计算,验证方法的可行性。     

振动时效消除拼焊不锈钢板的残余应力

为了消除超大不锈钢焊接底板的残余应力,研究了采用振动时效(VSR)的方法消除焊接残余应力。应用JB /T5926-91标准对振动时效工艺进行了定性的评价。通过对焊后和振动时效后底板焊缝上残余应力的对比测量,全面地、定量地了解振动时效工艺对残余应力的变化及最终的应力状况的影响,了解了VSR工艺的可行性和有效性,从而实现替代热时效工艺目标。     

厚/薄板振动分析的样条无单元法

建立了厚/薄板振动分析的样条无单元法计算格式,对整个求解区域仅需少量的结点离散,无需单元分划,把挠度和剪应变作为全局的场变量,采用双向三次B样条基函数乘积的线性组合构造场函数,可以充分发挥无单元法及三次B样条基函数的优点。计算结果表明该方法适用于不同厚度,不同边界的板的动力特性分析,无剪切闭锁现象,且精度高,收敛快,未知量少,程序简便。     

热过屈曲正交异性圆(环)板的自由振动响应

基于vonKármán薄板几何非线性理论,建立了以中面位移为基本未知量的加热极正交异性圆板轴对称大挠度动力学控制方程。然后,将控制方程的响应分解为热过屈曲静态解和振动解两部分,并在小振幅振动假设下得到了板在热过屈曲静平衡构形附近自由振动的线性微分方程。最后,采用打靶法获得了板在热过屈曲前后的固有频率与升温参数之间的特征关系曲线。结果表明,周边面内约束板的前两阶固有频率在热屈曲前随着温度升高而降低,而一旦板进入过屈曲平衡状态,前两阶频率都随着升温而单调增加。     

焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响

为研究焊接工艺参数对Q345钢平板焊接残余应力的影响,对采用药芯焊丝半自动焊接后的8 mm厚平板焊缝结构进行仿真模拟,在经验数值范围内设置不同的焊接工艺参数值,分析平板在横向和厚度方向的焊接残余应力分布情况。研究结果表明:横向的最大焊接残余应力分布在热影响区,且随着焊接速度的增大和焊接层间温度的降低而降低;沿厚度方向的最大焊接残余应力为115.92 MPa,位于平板中间层,随着焊接速度的增大而先减小后增大;平板焊接在横向的残余应力远大于厚度方向的应力。根据焊接残余应力的变化情况,运用二元回归分析法对横向和厚度方向的最大焊接残余应力进行函数拟合与检验,并开展多因素拟合模型的分析,得到焊接速度和焊接层间温度对焊接残余应力的综合影响规律。通过研究残余应力的变化趋势可选定焊接残余应力最小时的工艺参数范围,实现焊接工艺参数优化。     

带有边缘径向裂纹的固支圆板湿模态分析

基于Rayleigh-Ritz法,分析了置于无限大障板中、单面临水、带有边缘径向裂纹的固支圆板的固有频率和振型.引入角函数对裂纹的影响进行描述,采用薄板假设计算裂纹深度等于板半径的边缘径向裂纹圆板振动的最大动能和最大势能;在无旋、无粘、不可压和板微幅振动的假设条件下,采用速度势描述水体运动并获得了由位移基函数表达的附加动能,并通过Rayleigh-Ritz过程获得流固耦合振动系统的特征矩阵,进而求得湿模态对应的固有频率和振型.结果表明,固有频率降低率整体上随模态阶数的增大而减小,而干、湿模态振型的差别则整体上随模态阶数的增大而增大;水体对对称模态和反对称模态的影响有明显的区别.计算结果与ANSYS数值仿真的结果符合的较好.     

弹性地基上四边自由矩形薄板的自由振动

将弹性地基用Winkler模型来代替。首先把弹性地基上矩形薄板的动力学方程表示成为Hamilton正则方程，然后采用辛几何方法对全状态相变量进行分离变量，并利用得到的共扼辛正交归一关系，求出弹性地基上四边自由矩形薄板的固有频率和振型的解析解表达式。由于在求解过程中不需要事先人为的选取挠度函数，而是从弹性地基上矩形薄板的动力学基本方程出发，直接利用数学的方法求出可以满足四边自由边界条件的固有频率和振型的解析解表达式，使得问题的求解更加合理化。文中的最后还给出了计算实例来验证本文所采用的方法以及所推导出公式的正确性。     

热环境中功能梯度材料圆板的自由振动

基于von Kaman经典板理论,建立了功能梯度材料圆板在升温场内的大挠度动力学控制方程.将控制方程的响应分解为热过屈曲静态解和振动解两部分,得到了功能梯度材料圆板在热过屈曲平衡构形附近小振幅线性自由振动的微分方程.采用打靶法同时求热过屈曲和振动问题的控制方程,得到了随温度载荷变化的热过屈曲平衡路径以及前三阶固有频率的数值解.分析和讨论了板的材料梯度参数、温度场分布参数、边界条件等因素对过屈曲变形和振动响应的影响.分析中考虑了功能梯度板的组份材料的物性参数对温度的依赖性.     

纵振激励频率对圆盘弯曲振动特性的影响

利用有限元方法,计算并分析了具有一定大小的激励面积、频率不同的纵向夹心式换能器激励圆盘中心时,产生一阶弯曲振动的规律.结果表明:随着激励源频率的逐渐提高,圆盘弯曲振动的基频在不断增大,节圆半径也在增大,圆盘圆心处的位移振幅先增大后减小.实验测试与有限元计算结果基本吻合.该研究为此类复合纵弯振动系统的设计和实际应用提供了一定的参考.     

基于Mindlin理论的厚阶梯圆盘弯曲振动特性研究

阶梯圆盘辐射体因其辐射面积大、辐射效率高等优点在大功率超声领域获得了广泛的应用。从声学应用角度,基于Mindlin理论推导了厚阶梯圆盘在自由、固定、简支边界条件下的频率方程,并分别对频率方程进行数值求解,结果表明计算得到的频率与有限元模拟及实验测试结果基本相符。该结论为厚盘的弯曲振动辐射器的设计提供了理论参考。     

类金刚石薄膜残余应力的研究进展

类金刚石薄膜由于存在很大的残余应力,在实际应用中薄膜易产生裂纹、破裂甚至脱落。这些问题导致类金刚石薄膜在使用过程中过早失效。因此,缓解残余应力是类金刚石薄膜急需解决的问题和实际应用的需要。介绍了类金刚石薄膜残余应力的产生,对国内外调控残余应力的途径以及研究进展进行综述。使用有限元分析法模拟薄膜的残余应力可为类金刚石薄膜的制备和工艺设计提供参考。