组对间隙对油气管道对接接头残余应力的影响

借助有限元分析对不同组对间隙管线钢X80对接接头焊接进行模拟,得到了残余应力分布情况。采用X射线衍射法,对周向和轴向应力进行测量。结果表明,不同组对间隙得到的周向和轴向残余应力结果变化趋势一致;周向残余应力总体变化趋势呈先减小后增大,达到峰值后,应力值稳定波动小,在接近熄弧位置,残余应力值逐渐减小,降为0后逐渐增大;轴向残余应力总体变化趋势呈先减小后增大,达到峰值后下降到趋近于0;X射线衍射法测量残余应力结果与仿真结果相对吻合较好,周向残余应力测量结果与仿真结果相对误差控制在8.29%以内;轴向残余应力测量结果与仿真结果相对误差控制在9.51%以内;X射线衍射法测量结果大于仿真预测残余应力结果。不同组对间隙的应力峰值不同,组对间隙为3 mm时得到应力结果偏小,对工程接头设计工艺有指导意义。     

管线钢焊趾优化工艺对焊接残余应力的影响

借助有限元模拟X60管线钢对接接头3种不同焊趾优化工艺设计焊接过程,得到了周向和轴向残余应力分布。采用盲孔法残余应力分析仪,验证仿真结果的准确性。结果表明,周向和轴向残余应力总体变化趋势与典型接头的应力变化趋势一致。常规焊趾工艺设计得到的周向和轴向残余应力梯度和平均应力值均最大,圆滑过渡焊趾设计得到周向和轴向残余应力梯度和平均应力值均最小。常规焊趾工艺设计达到应力峰值的距离比其他2种焊趾优化设计更接近引弧位置和焊缝中截面。圆滑过渡焊趾设计周向和轴向残余应力仿真结果与盲孔法测量结果吻合度好,最大误差控制在9.37%。圆滑过渡焊趾设计对预防应力腐蚀开裂有指导意义。     

高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。     

不同残余应力测试方法与数值模拟对比研究

文中通过对X射线衍射法、盲孔法、超声波法测试残余应力的对比,同时用3种测试结果与数值模拟值进行对比分析研究,发现X射线衍射法和超声波法测试精度较高,2种方法具有很好的互补性。数值模拟和盲孔法的纵向和横向应力分布趋势一致,拉应力区窄而尖,但大于盲孔法所测得的残余应力峰值。而数值模拟得到的横向残余应力分布曲线较X射线法得到的横向残余应力分布曲线更为平缓和均匀,残余应力峰值也小。数值模拟和3种实测的分布规律和趋势是一致的,因此,数值模拟用于实际生产中具有一定参考价值和指导意义。     

箱型梁焊接变形和应力三维数值模拟

利用有限元分析手段模拟箱型梁结构吊臂的焊接过程,得到吊臂的焊后变形和残余应力分布,采用Metra SCAN激光扫描和盲孔法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置位于起收弧位置,最大变形量1.66 mm;焊缝位置附近残余应力大,应力峰值为459.9 MPa。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,仿真结果与盲孔法测量结果吻合较好,误差为26.1%,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。     

焊后热处理对S30408/Q345R复合板焊接接头残余应力的影响

采用计算机模拟、X射线衍射法和盲孔法对焊后热处理前后的S30408/Q345R复合板焊接接头的残余应力分布进行了研究。数值模拟结果表明：随着焊接道次的增加，焊缝区的残余应力逐渐减小并趋于稳定，熔合线附近的残余应力逐渐增大，且高于其他位置的残余应力。结果表明：采用580℃保温2 h的热处理工艺，消除残余应力的作用有限。X射线衍射法及盲孔法所获得的焊缝残余应力值最大误差为23%;焊接接头残余应力实测值明显高于模拟值，焊缝及熔合线附近位置误差均较大，最大误差可达33%。     

转向架用S355J2W钢MAG焊接接头残余应力研究

利用X射线衍射法和超声临界折射纵波法测量和分析S355J2W钢MAG焊接接头的起弧区、中心区和收弧区残余应力。结果表明:超声波法和X射线衍射法均可用于S355J2W钢MAG焊接接头的残余应力测量,在焊缝和热影响区,超声波法的应力测量值比X射线法的大30~40 MPa。各测试区残余应力分布趋势相近,在焊缝及近缝热影响区为数值较大的残余拉应力,远离焊缝中心的母材为压应力。中心区的残余应力峰值大于起弧区和收弧区。     

轧辊表面残余应力测试方法的对比试验研究

轧辊体积大且辊面状态又不好,尤其是热轧辊的表面常有氧化膜和微裂纹,在测量时又不能损伤轧辊表面,因此,轧辊残余应力的测量较困难.为验证临界折射纵波法测轧辊表面残余应力的准确性,用超声波法、X射线法和盲孔法对同一试件进行了应力测量.对这3种测量方法所测得的结果进行比较后,评价超声波法的可靠性和有效性.试验结果显示:临界折射纵波法测试的应力值与X射线衍射法和盲孔法测试的结果具有较好的一致性.     

不同工艺下超强钢点焊残余应力的试验分析

为了分析在不同工艺下电阻点焊对超强钢焊接构件内部残余应力的影响,文中试验选用B1500HS快冷淬火后的超高强钢薄板,通过德国NIMAK点焊机器人进行电阻点焊,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量点焊构件焊核区、热影响区、母材区表面处的残余应力,分别从电极直径、焊接电流、锻压力方面考察不同工艺对超强钢点焊构件残余应力的影响. 结果表明,残余应力以焊核为中心基本呈对称分布,从焊核到母材,数值先增大后减小,在热影响区处达到最大值且为拉应力,远离焊核区降低为压应力,且拉应力最大值明显高于压应力最大值;残余应力随电极直径增大而增大;残余应力随着电流增大其最大值先增大后减小;锻压力可以降低残余应力峰值.     

振动时效在控制压轮残余应力中的应用

借助有限元分析手段对某型压路机压轮的焊接过程进行模拟,得到了焊后压轮的残余应力分布。采用盲孔法对压轮振动时效前后残余应力进行了测试与评价,并对模拟结果进行了验证。结果表明:压轮焊后焊缝位置附近残余应力大,峰值为338.6 MPa。起弧位置的应力小于收弧位置,封口板焊缝与卷圆板焊缝交叉位置的残余应力呈下降趋势。残余应力分布的模拟结果与试验结果吻合得较好,误差为19%,证明了模拟结果的准确性。设计支撑块宽度为60mm;4点支撑在振动平台上呈矩形布置,沿压轮轴线方向的长边距离为1090 mm;垂直于压轮轴线方向的短边距离为935 mm。振动时效后压轮的最大残余应力下降明显。     

强织构铝合金残余应力检测技术研究

在铝合金轧板的残余应力研究中,由于其强烈的轧制织构,无法使用常规的X射线sin2 ψ法进行残余应力分析。以2A97铝锂合金轧制板材为研究对象,使用X射线衍射法测量材料的取向分布函数,结合Ruess、Voigt、Neerfeld-Hill模型,从理论上计算不同假设条件下材料的宏观弹性常数,得到材料表面的宏观残余应力。实验结合盲孔法进行对比验证,结果表明Neerfeld-Hill模型的残余应力分析结果与盲孔法所测结果相互吻合,建立织构材料的宏观残余应力分析方法。     

无损测量焊接残余应力的试验与仿真

针对Q345A低合金高强钢板试样人为引入三种典型形状的焊缝,采用X射线衍射法无损测试其残余应力水平及分布状态,并将测试结果与基于边界元方法的有限元仿真结果进行了比较.结果表明,相对于传统的机械应力释放法,X射线法对应力的敏感性强,适于测试焊接件微小区域内的残余应力,且测量精度相当高;另外该无损测试方法操作简便快捷,为便携式移动无损测试提供了很好的选择.     

等离子喷涂热障陶瓷涂层冷却累计残余应力的有限元模拟与验证

目的 为有效预测等离子喷涂热障涂层冷却过程中累积的残余应力,降低残余应力对涂层稳定性的影响,需寻求可靠的热障涂层应力检测方法。方法 利用有限元分析软件,采用生死单元法建立了等离子喷涂ZrO₂涂层的有限元模型,高斯热源模拟等离子喷涂热源工况,研究涂层冷却至室温的残余应力及其分布。使用X射线衍射法、拉曼光谱法对等离子喷涂制备的ZrO₂涂层进行残余应力检测。结果 通过有限元模拟结果可以看出,喷涂涂层冷却到室温后其中心区域的残余应力与边缘位置相比较大,主要集中在热流中心区域;每层涂层结合界面处会产生较大应力,致使应力沿涂层厚度方向变化明显。涂层的等效应力为160～220 MPa。采用X射线衍射法检测涂层存在180～185MPa残余应力。标定ZrO₂涂层的拉曼-应力因子为8.33 (cm·GPa)^-1,计算得到涂层存在残余应力为174～180 MPa。对喷涂试样进行拉伸试验后,其残余应力有一定程度的释放。结论 使用有限元能有效模拟等离子喷涂至室温时涂层内部残余应力,与XRD、拉曼光谱检测结果具有良好的匹配性,...     

不同点固焊形式对焊接变形和残余应力的影响

借助有限元分析手段对不同点固焊形式的对接焊焊接过程进行模拟,经分析得到焊接变形和应力分布情况,采用实验手段验证试验结果。结果表明,点固焊位置相同,长度越长,获得的变形量越小;起、收弧的两端面点固焊变形在起、收弧两侧翘起,焊缝位置点固焊翘起的位置发生在与焊缝位置平行的两侧自由端;点固焊长度越长,仿真和实测结果的残余应力分布波动性越大;在起、收弧两端面点固焊获得的残余应力峰值最小;起、收弧两端面点固焊、点固焊2处残余应力值均降低,点固焊3处残余应力值增大。证明了有限元模型的正确性和有效性。     

焊后热处理对100 mm TC4钛合金电子束焊接头残余应力的影响

采用X射线衍射法测量100 mm TC4钛合金电子束焊接头表面残余应力分布,研究焊后热处理对接头残余应力的影响。结果表明:上下表面残余应力峰值均位于热影响区附近;上表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为338 MPa和401 MPa,为母材屈服强度的39%和47%;下表面纵向与横向残余拉应力峰值分别为323 MPa和372 MPa,约为母材屈服强度的37%和43%;接头经过600℃×2 h焊后热处理,残余应力降低,但在上下表面呈现不同效果,上表面横向和纵向残余应力水平都有一定程度降低,部分位置纵向残余应力由拉应力状态转变为压应力状态,下表面纵向残余应力消除效果明显,部分位置呈现压应力状态,下表面横向残余余力消除效果不明显。     

AP1000核电站主管道自动焊接头残余应力分析

采用X射线衍射法对AP1000核电站主管道自动焊接头进行应力演变及焊后残余应力测试。分析讨论管道内壁及外壁的环向及轴向残余应力分布。结果表明:管道内壁近缝处环向残余应力值先增大后减小并逐渐稳定,而远缝处残余应力则保持缓慢上升并逐渐稳定。焊后状态下,管道外壁轴向残余应力随着远离焊缝,先减小后增大至母材水平,而环向残余应力则先上升后下降。     

结构钢残余应力的电磁法测量优化研究

采用万能试验机、金相显微镜、X射线衍射仪及电磁应力仪,研究了电磁法测残余应力灵敏系数与层深之间的关系,对相应工件不同层深残余应力进行测量,并提出了使用线性拟合法取得更合适的灵敏系数,最后使用X射线衍射法进行了验证.结果表明:灵敏系数随着层深增加,先增大后减小;工件近表层残余应力分布与深层有着显著区别,在0.6 mm以上...     

Q235钢等离子熔覆的残余应力及变形数值模拟

基于ABAQUS软件有限元模拟和Goldak热源模型,考虑材料非线性特点,采用热力耦合的方法对等离子熔覆Q235钢的温度场、应力场和位移场进行模拟,并采用盲孔法测量了其实际残余应力。结果表明,采用Goldak模型可以较好地仿真等离子热源,热循环模拟结果稳定,且与实际熔覆结果符合;在X和Z向上,残余应力的计算值与测量值变化趋势一致,沿X向测量点纵向残余应力试验值与模拟最大差值为43MPa,平均差值为6.2MPa。沿Z向存在一些偏差,但总体趋势趋于一致,纵向残余应力模拟平均值为-189.54MPa,试验平均值为-211.5MPa;熔覆完成后最大变形量为0.05mm,出现在熔覆层中心位置,Q235钢基体变形量0.01mm。     

用X射线法测焊接残余应力值偏低问题的研究

用X射线法和盲孔法测量了A3钢,16Mng钢焊接试板的残余应力,同时测量了起重机箱形主梁的焊接残余应力。获得的大量试验数据表明,用X射线法比用盲孔法所测焊接残余应力值偏低。对其应力值偏低的原因进行了初步探讨。     

钛合金表面等离子喷涂NiCrAl涂层残余应力检测及模拟研究

使用ASM2-3-X应力检测仪,利用盲孔法研究钛合金表面喷涂两种厚度NiCrAl涂层的残余应力分布情况。通过测量盲孔周围残余应力释放形成的应变得到平均主应力,并利用ANSYS有限元软件生死单元技术模拟仿真。实验与模拟结果表明:在一定厚度内,涂层残余应力为压应力,并随着厚度的增加而增大;同时残余应力的分布与试件的形状尺寸有关且在边缘附近位置有显著的应力集中现象。