残余应力对对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应对焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行比较验证。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

残余应务对焊接头疲劳性能的影响

利用线弹性断裂力学（ＬＥＦＭ）理论、迭加原理和有限元分析方法,就残余应力对对焊接头的疲劳性能的影响进行了理论分析。采用有限板中边界裂纹及中心穿透裂纹的Ｂｕｅｃｋｅｎｅｒ及Ｋａｎａｚａｗａ权函数,计算对应焊接头中的各种残余应力分布的残余应力强度因子。建立了考虑不同残余应力水平影响的表面裂纹疲劳模型,估算对焊接头疲劳寿命及疲劳强度,并与试验数据进行了比较验证。     

焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对Q345钢焊接残余应力与变形计算精度的影响

建立合适的材料模型是有限元法准确预测焊接残余应力与变形的关键.基于有限元软件ABAQUS,采用热-弹-塑性有限元方法模拟Q345低合金高强钢平板对接接头的焊接残余应力与变形,探讨焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化对焊接残余应力和变形的影响.数值模拟结果表明,与理想弹塑性模型预测的结果相比,材料模型区分考虑母材和焊缝金属的屈服强度会明显增加焊缝及其附近区域的纵向残余应力,材料模型考虑材料的加工硬化及退火软化效应会显著增加焊接接头下表面的纵向和横向残余应力,材料模型考虑焊缝金属的屈服强度和材料的加工硬化及退火软化效应对平板对接接头角变形的影响较小.比较计算结果与试验结果可知,为准确地预测Q345钢接头焊接残余应力与变形,材料模型要区分考虑母材与焊缝金属的屈服强度、材料的加工硬化及退火软化效应.提出的材料模型为采用数值模拟方法高精度地获得Q345低合金高强钢接头或结构的残余应力与变形奠定了理论基础.     

厚壁316LN不锈钢管焊接接头中残余应力的有限元模拟

采用有限元模拟的方法,对厚壁316LN不锈钢管焊接接头中的焊接残余应力进行研究,分析了焊道合并对模拟结果的影响,并采用X射线应力测试对模拟结果进行了验证。结果表明:在考虑钢管初始应力的条件下,模拟结果与实测结果吻合;轴向残余拉应力主要出现与盖面焊道毗邻的钢管外壁以及最后一道盖面焊道下方,其中钢管焊接在工装上、受工装拘束较大的管道一侧,拉应力数值和范围都较大;焊道合并简化对残余压应力的分布和数值影响较大,对主要分布在盖面焊道附近的残余拉应力的影响较小;选择合适的简化模型可以在保证较高计算准确度的同时缩短计算耗时,可用于大型焊接结构残余应力场的模拟。     

管线钢在役焊接多道焊的数值模拟

管线钢在役焊接是在高压流动管线不停输的条件下进行焊接作业的，由于介质流动带压的特性，必然对焊接作业的安全性和焊后管道的使用性造成影响。采用SYSWELD焊接模拟软件对在役焊接进行数值模拟，考虑了材料热物理性能随温度变化和在役条件对散热的影响，获得了三维多道焊焊接接头的应力分布情况。结果表明：在役焊接接头残余应力分布规律与常规焊接基本保持一致，但数值上有所不同，计算结果对油气管线的在役焊接修复具有指导意义。     

焊后热处理对反应堆压力容器内环形件焊接残余应力的影响

基于有限元方法对反应堆压力容器内环形件的焊接残余应力分布情况及焊后热处理过程对残余应力消除的影响进行了探究。结果表明,热处理后残余应力降低到40 MPa左右,采用不同的蠕变准则,其计算结果一致;且中间热处理对于结构最终的应力状态影响不大。热处理后残余应力不能够完全消除,强度校核时考虑残余应力的作用能够得到更加保守的结果。     

焊缝匹配对力学性能影响的综合研究

对几种钢在静载、动载和疲劳载荷条件下的焊缝强度匹配分别进行了研究,并对有关接头进行了残余应力的测试。得出的结论是恰当地提高焊缝金属强度无论是对抗开裂性能还是止裂性能均是有利的;采用同种焊条LB52NS施焊A131和A537所构成的两种接头其强度匹配系数的差别对ΔK (th)无影响,对da/dN无论是在常规疲劳还是海水腐蚀疲劳也均无显著影响;强度匹配系数较高A131接头焊缝残余应力略低于强度匹配系数较低的A537接头焊缝的残余应力。     

焊接残余应力对超声波冲击处理焊接接头疲劳性能的影响

采用含高值焊接残余应力的非承载纵向角接接头进行了Q235B钢焊态与超声波冲击态的疲劳对比试验,研究了焊接残余应力对超声冲击处理焊接接接头疲劳性能的影响规律。结果表明:焊接残余应力对超声波冲击处理后焊接接头疲劳性能的影响较小。使用不含高值焊接残余应力的小试件来评估超声波冲击处理对相同接头形式及板厚的大型焊接结构疲劳性能的改善程度可能是偏于安全的。     

焊接残余应力对矩形薄板非线性因素忽略条件的影响

以具有对接焊接残余应力的非线性矩形薄板为研究对象,根据非线性振动理论,研究得出了在薄板和薄板结构的设计和计算分析时,具有焊接残余应力矩形簿板非线性因素忽略的条件和矩形薄板非线性因素忽略的分界线;通过分析获得了矩形薄板的固有频率在一定的范围内,可以不考虑非线性因素;不考虑非线性因素的范围随残余应力的增大而增大;等值的增大残余应力,随残余应力增大不考虑非线性因素的区域的增大越来越快等结论。提出了在要求允许的前提下,通过提高构件残余应力增加不考虑非线性因素的固有频率范围的方法。     

双湿式搅拌机底部框架焊缝结构微区残余应力数值模拟

运用有限元软件ANSYS对双湿式搅拌机底部框架焊接过程进行了数值分析.采用高斯热源模型模拟手工钨极氩弧焊源,利用APDL编写循环程序实现热源的移动,得到双湿式搅拌机底部框架焊后的变形和残余应力场.从焊缝结构微区的Von Mises等效应力分布云图和节点的残余应力分布曲线可见:整个结构的焊后残余应力均为压应力,其值远小于材料的屈服强度,最大残余应力发生在沿焊缝方向上,从垂直焊缝方向的残余应力分布曲线可见,在焊缝处横向残余应力发生跳跃变化.     

多道间断焊T型接头的数值模拟

不停输带压开孔操作的关键在于在线焊接 ,由于作业时不停止介质的传输 ,管道设备内部介质的压力、温度等特性会影响操作的安全性。在有内部介质流动的设备上进行在线焊接 ,局部高温是引起烧穿的主要原因 ,本文将间断焊技术引入在线焊接 ,对其温度场和应力场进行了数值模拟 ,结果表明 ,采用间断焊可以有效降低焊接时的温度 ,而且残余应力数值与连续焊相当。     

磁处理对低碳钢焊接残余应力作用规律的试验研究

采用正交试验设计的方法系统研究了磁处理对低碳钢焊接试样中残余应力分布的影响,应力测量选用小孔法在20钢焊接试样上进行,比较残余应力在处理前后的变化。试验中考虑三个因素,即磁场方向、磁场强度和处理时间对处理效果的影响。对残余应力的测量结果采用概率统计的方法进行检验,排除了试验误差的干扰,并从中抽取特征量进行正交试验的极差分析。试验和分析结果表明,磁场方向和处理时间是影响磁处理效果的关键因素,并可从中分析得到改变试样中应力分布的最佳处理条件。     

焊接残余应力对结构性能的影响

以焊接残余应力为研究对象,讨论了残余应力对于结构静强度、疲劳强度、应力腐蚀性和稳定性的影响,指出残余应力的存在不影响结构的静态承载能力,但会促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、失稳破坏等,应采取措施加以控制或消除。     

超声冲击消除残余应力频率参数的确定

建立模拟焊接过程的三维有限元模型,得到了焊接残余应力的应力场分布,通过对此焊接残余应力场的分布进行研究,可以对焊接结构的质量和使用性能进行预测。应用ANSYS的模态分析功能,得到了模型的固有频率,在固有频率下进行超声冲击消除残余应力会得到较好的效果,并验证了输入频率大于固有频率时,超声冲击消除残余应力的效果与在固有频率下冲击的效果差别不大。     

Design of a laser welded thin metal tube structure incorporating welding distortion and residual stress

The welding process, incorporating rapid heating and cooling, generates distortion and residual stress in the welded structures. In the design of a high quality welded structures, the weld distortion and residual stress have to be considered in advance. Especially, for the thin metal welded structures, the thermal distortion and residual stress have a severe effect on the structure’s precision, fatigue strength, buckling strength and so on. This study aims to analyze the design candidates of a laser welded thin metal tube structure in the view point of welding distortion and residual stress. Three design candidates were fabricated, and then the distortion was measured. And the residual stress distributions were calculated by using a commercial FEM package. The analysis results show that the distortion and residual stress were affected according to the position of weld line and the design of structure. By using the analyses the best one among the three design candidates was selected finally.     

对某些CF-62钢制压力容器中的裂纹分析与防止措施的建议

通过现场调查，球罐组焊，在役容顺检测及失效分析，对近些年来投用的国产CF-62钢制作的球罐待设备上出现的裂纹成因进行探讨，对其残余应力水平进行阐述，对相关标准中的设计，制造，检验技术条件的完善化提出一些建议，为这类钢今后的制造和长周期安全运行提供借鉴。     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

激冷影响TC4钛合金FSW残余应力与变形的规律

以2 mm厚TC4钛合金板材作为研究对象,基于ABAQUS模拟软件对空冷和激冷条件下钛合金搅拌摩擦焊的温度场和失稳变形进行了研究,并对模拟结果进行了实验验证。结果表明：焊接过程中的温度场均为椭圆形分布,在垂直于焊缝方向残余应力均为双峰型分布。与空冷条件相比,激冷可减小焊接过程中温度峰值与高温分布范围;焊件表面拉应力的降低程度远大于焊件底部拉应力的降低程度。当激冷温度与距离分别是-30 ℃与20 mm时,激冷条件下焊件马鞍形相当于空冷条件下变形量的72.2%。