钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

薄壁球壳焊缝的应力与变形

依据球壳轴对称弯曲理论．推出了球壳赤道圆上的对接焊缝残余应力与变形的定量解答．讨论了几何尺寸（R·t）及焊接条件（σ0·b）对残余应力与变形的影响．     

预拉伸对铝合金桶体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟在有预拉伸应力和无预拉伸应力作用下,厚度为4mm的7075铝合金试板的焊接。结果表明：预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的残余应力和变形。预拉伸应力抵消了部分焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

边界元辅助焊接残余应力计测的实验验证

借助边界积分方程的离散形式－边界元（ＢＥＭ）技术,建立了一种利用焊接构件的边界位移量－焊接变形的测量值来求解焊接残余应力分布的无损计测方法。并用应力释放法测量二维焊接残余应力的实验,验证了方法的可行性。     

基于ANSYS平台的焊接残余应力模拟

基于 ANSYS平台给出了焊接残余应力数值模拟的计算流程 ,利用 APDL 语言编程实现该模拟焊接接头残余应力大小和分布 ,模拟结果与实测结果吻合较好。对于优化焊接工艺设计具有较好的指导作用     

扁平钢箱梁U肋焊接残余应力数值模拟分析

已建成的扁平钢箱梁桥在运营过程中发现一些与结构、构造和制造相关的病害,并且随着服役时间的增长越来越突出。其原因是扁平钢箱梁结构采用薄板组焊而成,因此,扁平钢箱梁在未受力之前,便已存在着由于焊接所产生的应力场和变形场, 导致扁平钢箱梁普遍出现裂纹等病害。运用热结构耦合法对扁平钢箱梁U肋与桥面板交接处焊接的温度场和应力场进行数值模拟计算分析,并得到焊接残余应力的分布规律,为进一步分析结构病害与加固设计提供依据。     

焊接残余应力工程估算法的数值分析验证

利用多层焊热弹塑性有限元程序，对文献中所提出的对接焊结构焊缝区的残余应力估算公式进行数值验证。结果表明二者吻合较好，从而为该估算公式的工程应用提供了依据。     

焊接残余应力梯度测试的试验研究

对压力容器焊缝两侧采用开槽释放残余应力、电测法测量残余应力梯度.测出残余应力沿垂直于焊缝的应力梯度和分布曲线.     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

锤击处理消除白口铸铁焊接残余应力的数值分析

根据锤击力作用的特点，建立了锤击消除焊接应力的有限元数学模型，利用该模型对白口铸铁焊补过程进行了实例分析；应用力学和金属学理论，探讨了锤击处理消除焊接应力的机制。研究结果表明：锤击作用在合适的规范下，可以有效的消除焊接残余应力，防止裂纹的产生。     

球面加载法在舰船舱室爆炸破坏环境中的应用

在研究空中爆炸及舰船密闭舱室爆炸时,提出了球面加载法对现有有限元程序进行改进,计算结果表明:球面加载法能有效改善现有有限元软件在计算冲击波在流场中衰减过快的弊端,且采用球面加载法得到的流场冲击波压力与理论值吻合良好.在此基础上,采用球面加载法对某舰密闭舱室遭受反舰导弹攻击发生爆炸时的破坏环境进行了计算,给出了密闭舱室爆炸时舰船的破坏环境.研究结果对开展相关的研究具有一定的参考价值.     

球面艏端隔壁结构焊接变形研究

水下航行体球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形是关系到水下航行体安全的重要因素之一.为了保证焊接构件的可靠性,准确推断水下航行体球面艏端隔壁构件焊接过程中的变形特征,有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形进行数值实验分析.基于ANSYS软件编写了焊接计算程序,采用该程序对平板结构的焊接过程进行模拟,并将数值实验结果和物理实验结果进行了对比.在此基础上提出了适用于厚壁结构焊接变形预测的固有应变弹塑性有限元方法,并采用该方法对水下航行体球面艏端隔壁结构的焊接工艺进行分析,得到了不同焊接工艺时球面艏端隔壁结构的焊接变形,通过多种焊接工艺的对比分析,在数值分析范围内,找到了水下航行体球面艏端隔壁结构的最佳焊接工艺.     

电站厚壁结构模拟多次修复后残余应力变化的研究

通过对电站锅炉汽包局部补焊的模拟试验研究 ,利用盲孔法测量了多次修复过程中补焊接头的焊接残余应力 ,分析了其变化的原因 ,找出其变化规律 ,得到一些有益的结论 ;并对补焊过程中焊接应力的控制提出建议 .     

焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响

给出了焊接残余应力对压力容器疲劳裂纹扩展的影响,采用断裂力学理论分析疲劳行为,引用了裂纹张开率U和有效应力强度因子幅值△Keff的概念.     

顶板-纵肋焊接细节残余应力的松弛效应

为了准确把握钢桥面顶板-纵肋焊缝位置的真实拉、压状态和应力比对正交异性钢桥面板（OSD）疲劳寿命的影响,通过建立焊接残余应力与车载应力的耦合应力分析模型,构建焊接残余应力和车辆荷载耦合作用下的应力比、等效应力幅等疲劳参数计算方法,形成了焊接残余应力与车载应力的耦合应力精细化计算方法. 以江阴长江大桥为例,应用该方法,开展车辆荷载和残余应力场对疲劳损伤的定量分析. 案例分析表明,焊缝位置残余拉应力在叠加了以拉应力为主的循环车载应力后,纵、横向应力松弛大小均超过车载应力峰值,出现明显的应力松弛现象,而叠加以压应力为主的循环车载应力后,应力松弛效应不明显;与仅考虑车载应力作用下的焊缝位置应力状态相比,考虑焊接残余应力和车载应力耦合作用之后,压应力循环工况焊缝位置疲劳应力状态发生了本质变化,即由不需要进行疲劳验算的压应力状态变为拉应力状态;拉应力循环工况的疲劳状态虽未改变,但该状态下焊缝位置的疲劳寿命由无限变为有限.     

厚钢板对接焊接三维有限元数值模拟与分析

采用有限元数值模拟方法,建立考虑热-固耦合效应的钢板对接焊接的三维有限元模型,运用生死单元技术模拟焊接全过程,从焊接残余变形和残余应力的角度,验证了分析模型的有效性,并分析了板件边界约束、焊接层数与道数、板件厚度、焊接顺序以及施工工艺对计算结果的影响。探讨了简化计算的可能性与正确性,并考虑了保温和设置支撑等施工工艺对焊接施工的影响。研究成果可为设计与施工提供一定的参考。     

热应力下组合球壳的力学分析及数值模拟

基于热弹性力学和热传导理论,对热应力作用下的两种不同弹性材料组成的复合圆球壳进行了力学分析。推导出组合球壳在变温场作用下的应力和位移的解析表达式,利用Matlab软件进行数值模拟,给出了径向应力、环向应力和位移随半径的变化曲线,研究了外界温度场、组合球体的几何参数以及材料参数等随内外球体半径变化的规律。