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。     

具有焊接残余应力的矩形薄板固有频率计算方法研究

利用Galerkin原理,获得了具有对接焊接残余应力矩形簿板各阶振型函数所对应的自由振动方程;得到了具有对接焊接残余应力矩形簿板的固有频率计算方法。研究得出:残余应力越大,固有频率变化越大;频率阶数越高,受残余应力影响越大;材料密度和尺寸a、b越大,固有频率受残余应力影响越小等结论。     

受压缺陷矩形板振动分析

采用简易高效的方法分析受压缺陷矩形板的振动问题。首先应用奇异摄动理论计算受压缺陷板的后屈曲,然后给出后屈曲平衡路径上的微振动方程,计算振动频率,提出了受压缺陷板振动频率和轴压、残余应力与残余变形关系的一个显式表达式。探讨了焊接残余变形、残余应力对矩形板振动频率的影响。最后给出了计算实例,并与试验结果进行了比较。     

圆钢管加工方法诱导的残余应力分布检测与分析

为了研究圆钢管加工方法诱导的纵向残余应力分布规律,该文采用盲孔法对截面规格为 φ325×8的5组15个不同强度、不同加工方法的圆钢管试件进行了测量。基于测量数据,得到了试件截面残余应力分布和拉、压残余应力的数值大小,研究了埋弧焊、高频焊和热轧三种不同加工方法对残余应力分布的影响。试验结果表明,埋弧焊对圆钢管截面纵向残余应力的影响强于高频焊,高强度焊接圆钢管的残余应力分布比较均匀,且焊缝区最大残余拉应力分布在焊缝两侧各40 mm区域内;普通强度钢管截面的最大纵向残余压应力为0.35σ_y,而Q690高强钢焊接圆钢管截面的最大纵向残余压应力为0.21σ_y,同中点截面的纵向残余应力峰值相比,起焊点和落焊点截面处的纵向残余应力峰值偏小。不同于焊接圆钢管,热轧无缝圆钢管同一截面内外表面的最大纵向残余应力数值大小相同,符号相反,其最大值为0.15σ_y。     

U肋加劲板焊接残余应力的一种简化计算方法

基于焊接残余应力数值模拟方法, 分析了U 肋加劲板各组成板件的板宽、板厚对焊接残余应力分布的影响, 揭示了U 肋与母板残余应力合力的分配规律, 提出了针对不同构造尺寸的U 肋加劲板焊接残余应力分布简化计算方法。研究结果表明:各组成板件的板宽变化对焊接残余拉应力的分布影响较小, 但对焊接残余压应力的大小影响较大;U 肋与母板的板厚比对U 肋与母板残余应力的分配比例影响较大。U 肋加劲板受压承载力计算时, 焊接残余应力分布可以采用简化方法计算, 其结果与根据数值模拟得到的焊接残余应力分布计算的结果基本一致。     

振动时效对履带拖拉机车架大梁及残余应力测定的影响

为了解决履带拖拉机车架大梁的断裂问题，对车架大梁进行了残余应力测试及振动时效试验，并对振时效前后的残余应力分布进行了比较。试验结果表明。车架大梁的断裂与残余应力太高有关，振动时效能大幅度降低车架大梁的残余应力并改善其残余应力的分布状态。     

行波管阴极组件激光焊接残余应力及其对结构强度的影响分析

对行波管阴极钼筒和钽支撑筒的焊接材料及焊接工艺进行了研究,并用数值模拟方法对焊接结构的残余应力进行了分析,获得焊接残余应力值及其分布,并与试验值进行了比对,仿真结果与试验结果一致。同时将残余应力结果作为预应力加载到行波管阴极组件上,分析了其对结构强度的影响。结果表明:焊接残余应力使阴极组件结构在实际工作中的应力值增大且应力分布发生了变化,在残余应力的影响下,钽支撑筒在高温工作时的应力由332变化为412 MPa,增幅达24%,而且最大应力的位置也由钽爪内表面转移到钽爪拐角处。而六个钽支撑爪子的外表面(焊接处)由于残余应力最大,该处应力值也由101增加到250 MPa,增幅高达150%。因此阴极组件中钽支撑筒与阴极钼筒的焊接处很容易因应力值过大而失效,需要对焊接处残余应力进行消除和控制并对结构进行加固设计。     

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．     

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。     

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。     

基于微分求积法分析旋转圆板的横向振动

基于微分求积法,分析了旋转圆板的横向振动和稳定性问题。从平面应力问题和Kirchhoff薄板理论出发,得到了在沿径向线性分布的离心惯性力作用下均质等厚度旋转圆板的轴对称中面内力,建立了极坐标下板的轴对称运动微分方程。对变系数的运动微分方程,采用微分求积法离散方程和边界条件,分析了周边固支、简支（沿径向不可移）和周边完全自由三种边界条件下旋转圆板的前两阶复频率的实部和虚部随角速度的变化情况,并得到其失稳类型以及相应的临界速度。     

正交异性矩形薄板自由振动的一般解析解

本文建立了正交异性矩形薄板自由振动横向位移函数微分方程的一般解。可用来求解任意边界矩形板的振动问题。作为例题,计算了复合材料悬臂层合板的频率。其结果与试验值基本吻合。     

横向磁场中对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌

研究了力磁耦合作用下对边简支对边固支矩形薄板的分岔与混沌问题。在给出横向稳恒磁场和载荷共同作用下的矩形薄板的非线性磁弹性耦合运动学方程的基础上,得到了对边简支对边固支的矩形薄板的磁弹性振动方程。用Melnikov函数法给出该系统发生混沌运动的条件,并用数值方法求解该系统振动方程。通过具体算例,得到了系统的分岔图、Lyapunov指数图,并给出了相应位移波形图、相平面轨迹图、庞伽莱截面图。分析了电磁场参量及外载荷对系统运动状态的影响。     

钛合金薄板激光和钨极氩弧焊残余应力测试研究

采用小孔释放法对钛合金薄板激光焊和钨极氩弧焊(TIG焊)的焊接残余应力进行了测试，并分析了焊接方法、焊接线能量和焊后热处理对残余应力分布规律的影响。研究结果表明：激光焊残余应力分布规律与普通熔焊方法相似，但其分布区域较窄；在热影响区内，激光焊残余拉应力值比TIG焊的约低100MPa；在焊缝及其熔合线附近，激光焊残余应力却比TIG焊的高。对于不同线能量激光焊接，线能量越大，焊缝越宽，热影响区的残余应力也越大。焊后真空热处理能降低残余应力90％。     

饱和地基上含刚核弹性圆板的摇摆振动分析

基于饱和土弹性波动方程,研究了饱和地基上含刚核弹性圆板在摇摆谐和力矩作用下的振动特性。首先应用Hankel积分变换求解该饱和土波动方程,然后按混合边值条件建立起一组描述含刚核弹性圆板振动的对偶积分方程,并将其化为第二类Fredholm积分方程进行数值求解。此外,给出了含刚核弹性圆板在饱和地基上振动的阻抗函数随无量纲频率的变化曲线,并考察了土的渗透系数、弹性板含刚域的大小以及板的柔度等参数对阻抗函数的影响,得出了一些有意义的结论。     

具有初始应力加劲板的非线性动力学特性

针对工程结构中常用的加劲板,研究了其在初始应力作用下的非线性振动特性。将母板与加劲肋分开考虑,其中母板按薄板理论考虑,加劲肋按Euler-Bernoulli梁理论考虑,根据母板与加劲肋的应力与应变关系建立系统的应变能表达式,同时结合系统的动能表达式,并利用Lagrange方程建立系统的非线性动力微分方程。运用椭圆函数求得加劲板单模态的非线性频率,采用同伦分析方法求解加劲板的3∶1内共振。通过参数分析,重点讨论初始应力变化对系统非线性动力特性的影响,并得出初始应力的存在对加劲板非线性动力特性的影响规律。     

Nonlinear vibration of smart circular functionally graded plates coupled with piezoelectric layers

Nonlinear vibration analysis of thin circular pre-stressed functionally graded (FG) plate integrated with two uniformly distributed piezoelectric actuator layers with an initial nonlinear large deformation are presented in this paper. Nonlinear governing equations of motion are derived based on classical plate theory (CPT) with von-Karman type geometrical large nonlinear deformations. A nonlinear static problem is solved first to determine the initial stress state and pre-vibration deformations of the plate that is subjected to in-plane forces and applied actuator voltage. By adding an incremental dynamic state to the pre-vibration state, the differential equations that govern the nonlinear vibration behavior of pre-stressed piezoelectrically actuated circular FG plate are derived. An exact series expansion method is used to model the nonlinear electro-mechanical vibration behavior of the structure. Control of the FG plate’s nonlinear deflections and natural frequencies using high control voltages are studied and their nonlinear effects are evaluated. In a parametric study the emphasis is placed on investigating the effect of varying the applied actuator voltage as well as gradient index of FG plate on the dynamic characteristics of the structure.