相变温度对焊接残余应力影响的有限元模拟分析

利用有限元分析软件ANSYS模拟了考虑相变的受刚性拘束的焊缝金属和十字接头的应力变化过程,讨论了相变温度在室温至800℃之间的9种不同材料的残余应力,并分析了相变温度对焊接残余应力的影响。模拟结果表明:在相变作用下,随着相变开始温度的降低,焊接结构中的残余拉伸应力逐渐减小,甚至可以转变为压缩应力;相变开始温度为300℃左右时,十字焊接接头的残余压缩应力值最大。     

相变应力及其改善焊接接头的疲劳强度

基于钢铁材料相变体积膨胀的原理,自行研制成功专用低相变点焊条,在自然冷却条件下焊缝金属依靠相变应力可以获得残余压缩应力。利用所研制的低相变点焊条和普通E5015焊条分别对几种典型的接头进行焊接,疲劳试验证明：在2×106循环次数下,前者的焊接接头疲劳强度比后者提高11%～58%。同时还证明焊接接头的应力集中和拘束度越大,疲劳强度的改善效果越加明显。本方法为改善焊接接头的疲劳强度提供了一条新的途径。     

P92钢多层多道焊接接头残余应力的有限元模拟

采用考虑固态相变的热-冶金-力学耦合有限元模拟方法,使用SYSWELD软件研究了P92钢多层多道焊接接头的温度场及残余应力场;观察了接头截面形貌,采用盲孔法测试了残余应力,并对模拟结果进行了验证;采用该有限元模拟方法分析了焊接过程中残余应力的变化。结果表明:模拟得到的接头截面峰值温度分布形状与试验得到的接头截面形貌相吻合,说明有限元模拟可以较好地还原实际焊接过程中的热输入情况;模拟得到的接头残余应力沿焊缝中心呈对称分布,与试验结果吻合较好,说明该有限元模拟方法可以准确地预测P92钢多层多道焊接接头的残余应力;在多层多道焊接过程中焊缝及热影响区的部分金属在经历后续热循环时发生软化,导致残余应力消失,并在冷却阶段发生残余应力的重新分配。     

低相变点焊条提高纵向焊接接头的疲劳性能

研制一种用于提高焊接接头疲劳强度的新型焊条———低相变点焊条 (LTTE) ,其熔敷金属的马氏体相变温度为 191℃ ,在焊态下 ,LTTE接头纵向焊趾部位获得 -2 5MPa的残余压缩应力。而普通焊条E5 0 15接头相同焊趾部位却为95MPa的残余拉伸应力。利用上述两种焊条分别焊接三种类型的纵向焊接接头 ,并进行疲劳试验。结果证明 ,在 2× 10 6循环次数下 ,LTTE焊接接头的疲劳强度分别比E5 0 15的提高 41%、47%和 5 9% ;在 162MPa的应力幅值下 ,LTTE焊接接头的疲劳寿命分别比E5 0 15的提高 9.9倍、9.6倍和 46.8倍。此外 ,低相变点焊条方法不需增加焊后处理工序 ,是一种有效提高纵向焊接接头疲劳性能的方法     

相变对管道环焊缝残余应力的影响

利用ADINA程序计算了管道环焊缝接头未考虑相变和考虑相变两种情况下的残余应力,有限元分析中考虑了材料热物理性能参数和力学性能参数的温度相关性.结果表明,考虑相变应力比未考虑相变应力,其外表面的轴向压应力值增加,内表面的拉应力值降低;外表面的环向应力出现压应力,内表面的拉应力值降低,最大拉应力的峰值区偏向近缝区.这说明相变应力对管道接头焊缝和近缝区有较大的影响.计算结果与实测结果基本一致,对焊接接头的金相组织分析也验证了计算结果.     

P92钢锅炉管道焊接组织分析与残余应力模拟

对P92钢管道进行了多层多道焊接试验,采用X射线衍射法测量焊接残余应力,并对焊接接头进行金相组织分析和硬度测试。基于SYSWELD软件开发并优化了P92钢相变耦合焊接模型,并考虑马氏体相变的Satoh试验和P92钢管道多层多道焊接模拟。焊接试验结果表明,焊缝为淬火马氏体组织、硬度较高,母材为回火马氏体组织、硬度较低,热影响区为混合组织、硬度呈下降趋势。有限元模拟结果表明,模拟所得残余应力分布与实测值吻合,证明了焊接模型的准确性。残余应力的分布与演变过程表明,马氏体相变引起的体积应变与塑性应变对残余应力的形成过程和分布影响显著,且马氏体相变效应在当前焊道作用最为明显,前道焊道的压应力会被后续的热源载荷消除。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

高压水射流喷丸降低焊接残余应力有限元分析

焊接不可避免产生残余应力,对结构完整性造成很大影响。提出利用高压水射流喷丸技术降低焊接残余应力,并利用有限元法进行计算模拟。分别开发了模拟焊接的移动双椭球热源子程序及模拟高压水射流喷丸的移动压力载荷子程序,得到了经高压水射流喷丸处理前后焊接残余应力分布的变化规律。计算结果表明,经高压水射流喷丸处理后,焊缝和热影响区存在的焊态残余应力得到降低,在焊缝区已经产生压缩应力。证明高压水射流喷丸具有降低焊接残余应力的效果。     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

基于SYSWELD的焊接工艺参数对多道焊焊接残余应力的影响

文章以某型动车组中间车KK端中T型焊接接头为例,通过数值仿真,分析了不同预热温度与不同焊接速度对焊接残余应力的影响。利用双椭球形热源模型校核得到了与实验拟合度较好的温度场,保证了后续计算焊接残余应力的准确度。通过三种多道焊速度方案,计算T型焊缝焊接残余应力可知:在给定的预热温度前提下,在一定范围内减小焊接速度,可减小焊缝残余应力;分析了预热温度对焊接残余应力的影响,在一定范围内提高预热温度,可以有效地降低焊接残余应力。     

真空钎焊液冷模块残余应力研究

通过盲孔法,对真空钎焊液冷模块生产过程中产生残余应力的工序进行测试分析,测定了真空钎焊后模块、固溶处理和热时效后模块、真空钎焊前的组件、数控成型后未打压组件、打压测试后的模块、使用一段时间的模块、鼓包故障模块7种状态的液冷模块残余应力,对测试结果分析得出打压测试是造成模块最终残余应力较大,导致工作应力与残余应力叠加造成鼓包的结论。因此调整打压测试工艺的时机,或者打压测试后进行残余应力消除,是保证液冷模块安全使用的前提条件。     

O形橡胶密封圈的热应力耦合分析

研究原油高温热采工具 O 形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件 ANSYS,建立 O 形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和 Von Mises 应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对 O 形密封圈密封性能的影响。结果表明：摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成 O 形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大 Von Mises 应力明显减小,因此应使 O 形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。     

浅析塔式起重机结构件焊接

通过对焊接工作各环节注意事项的介绍,对焊接应力和残余应力对焊接品质的影响的分析,最终总结出减少焊接应力和消除残余应力的方法,寻找到提高焊接品质的途径,确保塔式起重机在使用过程中的安全。     

振动时效机理研究及其工艺参数选择

从宏观和微观两个角度分析振动过程中残余应力的变化,阐述了振动消除残余应力的机理。从宏观上讲,当残余应力与外加动应力叠加大于材料屈服极限时发生塑性变形,残余应力会得到释放;从微观上讲,在外力作用下位错塞积开通的运动可以降低、均化残余应力峰值。同时,提出了检测残余应力和振动参数选择的方法。     

对《对〈关于分析设计法中应力强度准则Pm＋Pb≤1.5[σ]的讨论〉一文的商榷》的讨论

对文献[1]的质疑给予答复,并进一步补充说明了文献[2]的规范依据。     

起重机自重应力对安全评估中应力测试实验结果的影响

应力测试是起重机安全评估中必须进行的一项检测。目前在安全评估工作中常采用应变电测法来采集起重机工作过程中的应力时程数据,由于该方法只能采集到结构由于载荷变化产生的应力,而无法采集到结构因自重产生的应力,导致应力测试无法获取结构的完整应力。利用起重机金属结构自重应力在总应力中占有的权重,分析其对应力测试实验结果的影响大小,试验结果表明在危险截面自重应力大小占总应力大小可达60%,此时不考虑自重应力进行结构安全性的判定是不全面的。可考虑利用仿真技术获取自重应力[1,2],从而使得安全评估应力测试实验结论更加准确。     

对振动时效三个主要参数的探讨

对振动时效工艺参数的确定方法 ,进行了理论上的比较研究。根据工程力学和振动力学理论 ,振动时效动应力的选择应考虑构件在高频振动时的屈服强度的变化 ,振动频率应考虑残余应力的分布状态和构件的振型 ,振动时间的确定仅仅以单自由度振动方程为依据的现场判据方法是不全面的     

基于单片机的振动时效拾振器的设计

文章在对振动时效机理进行研究的基础上,设计了一种基于8051单片机的振动时效拾振器系统,该装置采用单片机控制,程序用C语言编写,使其具有控制数据采集、将数据从单片机传输到计算机等功能;计算机界面使用LabVIEW,实现扫频曲线绘制等功能。     

抽油机皮带应力分析

本文从橡胶皮带失效入手,统计分析失效原因,得出皮带主要失效为疲劳失效。由于疲劳失效与弯曲应力有着一定的联系,所以作者推导了皮带的弯曲应力公式,然后具体分析了抽油机配重端皮带上行和下行时的应力,并得出了应力分布情况,为设计带轮和皮带的选取及研究皮带传动疲劳失效机理提供理论依据。     

耐磨胶粘涂层的微观热应力分析

按球对称模型分别分析了胶层基体及填充粒子中的微观热应力，同时对经历了不同温差循环的胶层进行了显微观察。取粒子中心为坐标原点时，研究表明，两相材料中各相热应力均在界面达到最大值，降温温差Δt