焊接残余应力磁记忆信号特征的研究

针对焊接残余应力与金属磁记忆信号存在一定联系的现象,设计了Q345R焊接试件.以X射线法检测应力值为参考,研究焊接试件横向和纵向残余应力与试件焊接残余磁信号的对应关系.结果表明,焊接试件残余压应力和试件纵向残余拉应力与试件的磁信号梯度值,在数值和变化趋势上均无明显相关性;磁信号梯度值能用于较大横向拉应力的定位,且梯度最大值点与横向残余应力的最大值点存在一定的对应关系.     

残余应力检测与消除方法的研究现状及发展

残余应力的存在会严重影响工件的强度及相关性能,对残余应力的检测及消除方法的研究具有重要的理论意义及工程应用价值。从残余应力的概念及形成原因入手,介绍了钻孔法、X射线衍射法、磁测法、超声波检测法等测量残余应力的手段以及研究发展现状;同时阐述了热处理法、振动时效法、超声波冲击法等消除残余应力的方法。     

蜂窝构件开孔截面焊接残余应力分布研究

该文采用盲孔法,对7根蜂窝式钢构件开孔处截面焊接残余应力进行检测,对比六边形和圆形两种典型孔型下,不同开孔率、开孔方式蜂窝构件开孔处截面纵向焊接残余应力数值大小和分布范围。分析不同影响因素下,蜂窝构件开孔处板桥残余应力变化特点。结果表明:蜂窝构件开孔处截面焊接残余应力较实腹构件分布趋势相似,焊缝区残余应力峰值接近钢材屈服强度。蜂窝构件腹板开孔形状对焊接残余应力分布影响很小;板桥残余应力峰值随着开孔率的增大而减小;腹板直接开孔蜂窝构件较切割错位焊接蜂窝构件残余应力分布有所不同。在试验数据数值分析的基础上,提出了不同加工工艺下蜂窝构件开孔截面焊接残余应力分布模式,为后续蜂窝构件整体稳定承载力研究提供基础数据。     

铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力对比分析

铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀等优点被广泛应用于石油海洋工程中。铝合金的焊接及焊接接头的性能,备受关注。不同的焊接方法和焊接工艺产生的焊接残余应力对接头的疲劳寿命影响极大。以氩弧焊和搅拌摩擦焊工艺,选用不同的铝合金材料,采用小盲孔法测试焊接残余应力。比较了两种焊接方法、工艺所产生的接头焊接残余应力值,为今后铝合金焊接接头中,疲劳性能的计算提供初步的数据。试验结果表明,在铝合金的氩弧焊和搅拌摩擦焊对接接头中,残余应力的最大值均出现在焊缝中心到热影响区的范围内,随着与焊缝中心距离的增加,残余应力的数值逐渐减小。     

盲孔法测水冷壁管残余应力的方法研究

盲孔法残余应力测试的研究主要集中在平板试样拉伸标定试验上,缺乏对曲面构件拉伸标定方法的试验研究。该文基于盲孔法测试技术对水冷壁管残余应力进行深入研究,建立三维有限元模型并进行模拟与分析,获得水冷壁管应变释放系数的模拟标定结果。得出当应力超过一定值时释放系数的绝对值随应力变化的规律,进而通过分段拟合的方法,获得基于形状改变比能参量S的孔边塑性应变修正公式。并利用相对误差曲线拟合法,由平板标定结果和曲面曲率计算推导出适用于曲面测试的应变释放系数的公式,拓展盲孔法残余应力测试的应用范围。实验结果显示释放系数与有限元模拟结果基本吻合,实际测试中预定的盲孔法可满足水冷壁管残余应力测试的要求。     

多次焊补对A5083P-O铝合金焊接接头残余应力的影响

采用X射线衍射法,研究了多次焊补对A5083P—O铝合金焊接接头残余应力分布规律的影响。结果表明：不同焊补次数条件下焊接接头残余应力值并未发生较大幅度的变化,残余拉应力峰值相差不大,出现在熔合线或者靠近焊缝的热影响区,均小于材料的名义屈服强度;残余应力变化分布规律基本一致。从残余应力的角度来看,可以有进行5次焊补的可能。     

用于应力监测的新型平面柔性涡流传感器

针对直升机旋翼轴应力监测的需求和轴部安装空间有限的实际情况,研制了一种新型平面柔性涡流传感器,并提出了相应的应力监测方法.该方法利用磁弹效应,通过建立平面涡流传感器和铁磁性被测对象的有限元仿真模型,得到传感器阻抗变化与对象磁导率的测量网格数据,可实现铁磁性被测对象的非接触或接触应力监测.搭建了拉应力实验平台,通过实验,验证了该方法的可行性,并得到了磁导率与拉应力的线性关系式,测量了增加的残余应力值.     

高强钢焊接构件工字形横截面残余应力试验及统一分布模型研究

为研究不同强度等级高强钢焊接工字形截面残余应力的变化规律,采用分割法对960MPa钢材试件进行测量,得到了残余应力分布。将试验结果与大量其他强度等级(包括235MPa、345MPa、460MPa以及690MPa)钢材焊接工字形截面的残余应力进行对比分析,研究了残余拉应力和残余压应力随钢材强度的变化规律。研究结果表明,焊缝和翼缘焰切边附近残余拉应力与截面几何尺寸无明显相关性,且呈现随钢材强度增大而增大的变化规律,并始终低于钢材强度;翼缘和腹板的残余压应力与钢材强度无明显关系,但随板件宽厚比及板厚的增大而明显减小。基于这一规律及大量试验数据,提出了不同强度等级钢材焊接工字形截面残余拉应力和压应力的计算方法,确定了分布范围,制定了统一分布模型,为不同强度等级高强钢结构的研究提供了基础条件。     

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。     

2219铝合金焊接接头软化模型的建立与应用

通过2219铝合金TIG焊接接头不同区域的微区拉伸试验以及母材在热循环过程中不同温度下的拉伸试验,获得了相应的屈服强度和抗拉强度,建立了基于温度、温度历史及应变强化效应的接头软化模型。将此软化模型应用到TIG焊接接头残余应力的有限元模拟中,并将应力模拟值与X射线衍射应力实测值进行对比。结果表明,与常规模型相比,软化模型中的残余应力分布水平出现了不同程度的降低,此外,残余应力在焊缝附近区域、起弧端与收弧端区域及横向分布上下降幅度较为明显。与实测值相比,应用接头软化模型计算得到的焊接残余应力分布与之更为接近,提高了残余应力的计算精度,验证了接头软化模型的有效性。     

影响气测仪标定准确性的原因探讨

气测录井作为石油勘探过程中发现油气显示的最快速、最直接手段,其数据准确性直接影响油气层的评价结果,目前现场工作人员在对气测仪进行标定的过程中的很多细节问题没有引起足够注意,造成了气测仪标定时产生误差,从而影响气测数据的准确性。本文从色谱原理、仪器工作原理、标定方法等方面分析了影响气测录井仪器标定准确性的原因,为今后现场录井数据采集的准确性提供帮助。     

低强匹配对接接头焊接残余应力的数值模拟分析

本文采用数值模拟方法,分析了低强匹配对接接头2种拘束条件、5种屈服强度匹配系数的焊接残余应力。结果表明,低强匹配接头焊根处的三向残余拉应力较小,对静载强度影响不大;焊趾处的三向残余拉应力较大,对疲劳强度和冷裂倾向有不利影响。自由状态的纵向残余应力和两端约束状态的横向残余应力,焊缝金属屈服强度每降低25MPa,其残余应力减少约11MPa。     

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。     

平板焊接接头纵向残余应力修正估算公式

为研究不同焊接参数对平板焊接接头残余应力大小的影响规律, 采用ANSYS软件, 建立了大量焊接试件的三维热弹塑性有限元模型, 对其温度场和应力场进行了数值模拟. 根据数值模拟结果, 考虑不同焊接参数、焊道数以及板件热流分配系数的影响, 对拉应力区半宽的计算公式进行了修正. 在此基础上, 采用指数函数对纵向焊接残余应力进行了拟合, 得到了预测不同焊接接头纵向残余应力分布规律和大小的修正估算公式. 最后设计了多组焊接构件模型, 采用盲孔法实测了其残余应力大小和分布规律, 并与估算公式的计算结果进行了对比, 结果表明:两者吻合良好, 验证了该文修正残余应力估算公式的有效性.     

关于应力磁测法中标定准确性的探讨

本文讨论了应力磁测法中标样“零应力”认定的不确定性和标样与实测件在材料组织结构上的差异对标定准确的影响，探讨了提高磁测标定准确性的措施。     

Nb中间层在Si3N4／40Cr钢钎焊接头中的作用

通过在Ｓｉ３Ｎ４陶瓷与４０Ｃｒ钢钎焊接头中间层方法，可以有效地降低钎焊接头残余应力，提高钎焊接头强度，试验结果表明，薄软中间层材料以Ｎｂ为最好，其最佳厚度为８０μｍ，４００℃平均三点弯曲强度达到６００ＭＰａ，本文提出了在钎焊接产砂中残余应力因子及其数学表达式，残余应力因子的计算值与测试的钎焊接头弯曲强度的值是相吻合的。     

喷丸起落架外筒焊接热影响区的残余应力测定

本文用X射线法测定了喷丸起落架外筒焊缝影响区的残余应力,并从残余应力角度考察了起落架外筒现行工艺路线的优劣。测定结果表明,在相同构件上虽然所测方向和部位不同,但残余应力的分布、大小及符号基本相同。与前起外筒相比,喷丸处理在主起外筒上形成的残余压应力值较低。分析认为消除焊接残余拉应力的合理工序,是两种外筒均应采用焊后热处理,但应防止表面脱碳。     

关于应力磁测法中标定准确性的探讨

本文讨论了应力磁测法中标样“零应力”认定的不确定性和标样与实测件在材料组织结构上的差异对标定准确性的影响，探讨了提高磁测标定准确性的措施。     

基于卡尔曼滤波的旋转弹药弹体磁场校正方法

针对弹体磁场严重影响旋转弹捷联地磁传感器的测量精度这一问题,提出一种基于卡尔曼滤波算法(Kalman filter, KF)的弹体磁场校正方法。利用固定磁场和感应磁场模型,将弹体磁场误差系数转换到椭球参数方程上,从而得到卡尔曼滤波的观测方程。为提高算法的鲁棒性,采用事先标定法建立初始条件。根据卡尔曼滤波原理,给出辨识参数在线更新的实现步骤,推导弹体磁场的校正过程。仿真试验中,通过事先标定法选取初值提高待估参数2倍的收敛速度。转台试验中,弹体磁场校正后的磁测误差接近磁传感器的测量噪声,滚转角解算精度优于1°。试验验证该算法可在线更新弹体磁场误差系数,实现弹体磁场的高精度补偿。     

裂纹垂直于焊缝时的应力强度因子

针对垂直于大板中焊接接头的一种裂纹情况,分析了由于残余应力引起的应力强度因子。这种残余应力分布,是用一个简单的函数予以描述的,这一函数的选取,是为了满足对残余应力的物理要求并能模拟通常所观察到的残余应力分布。应力强度因子是用基于迭加原理的通常方法得到的。选取这种残余应力分布函数,就可以得到应力强度因子的简单封闭形式的精确表达式。对于长裂纹,该解法得出偏于保守的应力强度因子值,它便于实际应用。