锥柱耐压壳典型焊接接头残余应力的数值模拟

基于热-弹塑性相关理论,采用ANSYS的APDL语言编制焊接残余应力数值模拟程序,采用生死单元技术及间接耦合法模拟了典型焊接接头只焊一条焊缝、两条焊缝同时焊和两条焊缝分开焊三种模拟方法的轴向焊接残余应力σx。结果表明:采用不同模拟方法,典型焊接接头的变化规律一致,均在焊缝附近达到最大值;但采用不同方法得到的σx应力水平不同,两条焊缝的残余应力会相互影响,在进行相关研究时这种影响需要考虑在内。两条焊缝分开焊与同时焊相比,分开焊可以在一定程度上减小焊缝中心附近区域的轴向焊接残余应力,且在焊缝的凸面这种减小作用更加明显。     

爆炸消除921A钢焊接残余应力试验

根据潜艇耐压壳焊接工艺制作了模拟焊接试板，并根据爆炸消除焊接残余应力基本原理和国内外实践经验，设计了爆炸消除模拟焊接试板残余应力的工艺，进行了爆炸消除921A钢焊接残余应力试验研究。结果表明，单、双面布药爆炸处理消除焊接残余应力，均能有效调整、消除焊接残余应力，使残余应力分布明显均匀化；接触爆炸处理效果优于非接触爆炸处理效果；爆炸冲击波的作用效果优于反射拉伸波作用；双面爆炸处理效果优于单面爆炸处理效果。     

焊接残余应力对厚板压杆稳定性的影响

通过对厚板焊接构件进行条形切割解体,从而实测截面上焊接残余应力的大小,并根据统计理论,总结出厚板中焊接残余应力在截面上的分布规律。     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

预置应力对焊接残余应力峰值的影响

运用三维热塑性有限元法对不同预置应力下搭接接头角焊缝的焊接残余应力的影响进行了分析,提出了通过预置应力来降低焊缝根部的焊接残余应力峰值,从而提高结构的使用寿命的方法。     

工具锥角对膨胀套管环向残余应力的影响

为了研究膨胀工具锥角对套管膨胀后环向残余应力分布的影响,采用有限元分析方法对常见的5°～11°锥角下Φ139.7 mm×8.5 mm的套管膨胀过程进行了非线性数值分析,得到不同锥角下整个套管膨胀后环向残余应力在套管轴向、周向和壁厚方向的分布规律。结果表明,套管膨胀后环向残余应力在套管轴向和圆周方向上分布不均匀,其数值呈波动趋势,波动幅度可达100MPa左右,且波动幅度随工具锥角的增大而减小。无论膨胀工具锥角如何变化,套管内壁至套管厚度中间的单元层始终受到残余拉应力,套管外壁及靠近外壁的单元层始终受到残余压应力,残余拉应力和残余压应力在壁厚厚度上所占比例分别约为75%和25%,且残余拉应力最大值位于套管壁厚中间部位,残余压应力最大值位于套管外壁。锥角变化对环向残余应力的大小有一定影响,当锥角从5°增加到11°时,残余拉应力和压应力最大值均上升,增加幅度分别约为套管材料屈服强度的3.4%和5.1%。     

焊接工艺参数对焊接残余应力的影响

选取20G作为实验材料,采用埋弧自动焊焊接成试板,分别考察了焊接电流和焊接速度这两个焊接工艺参数对其焊接残余应力数值大小的影响。结果表明,焊接电流一定时,焊接残余拉应力随焊接速度增大而增大;焊接速度一定时,焊接电流越大,焊接残余拉应力越大。     

低应力反复加载对厚板焊接残余应力的影响

通过对厚板焊接压杆疲劳对比试验结果进行分析,发现厚板焊接压杆在经过一段低应力疲劳之后,焊接残余应力峰值明显降低,并且残余应力沿板厚方向分布趋于均匀化.     

混流式转轮焊接残余应力局部压应力化的实现

焊接残余拉应力是引起混流式转轮疲劳断裂的重要原因之一,焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能.文中对原有及优化焊接工艺下的转轮出水边易开裂区域的焊接残余应力分布进行了测试分析,并对局部加热及锤击处理对应力场分布的影响进行了研究.结果表明,通过优化焊接工艺可以对转轮的残余应力场分布进行调控,叶片出水边焊缝区域的残余拉应力明显降低,而且转变为压应力,采用局部加热和锤击可以明显降低转轮易开裂区域的残余拉应力值,进一步促进高压应力区域的形成,实现转轮易开裂区域的压应力化,从而提高转轮的抗疲劳性能.     

疲劳裂纹扩展过程中焊接残余应力重分布测试

提出了一种新的焊接残余应力在疲劳裂纹扩展过程中重分布规律的测试方法,并给出了相应的计算公式.在裂纹扩展的路径上粘贴若干三向电阻应变片,然后利用动态应变仪实时采集裂纹扩展过程中的应变变化,根据所推导的公式换算成相应的残余应力变化,从而得到裂纹扩展过程中残余应力重分布的规律.利用这种方法,试验测试了高强钢TIG焊接接头在疲劳裂纹扩展过程中的焊接残余应力重分布规律,并与一种解析的方法进行了对比.结果表明,该方法能够更为准确地表征裂纹扩展过程中焊接残余应力重分布的情况.     

激光焊在解决薄壁壳体焊接变形的应用研究

基于薄壁壳体的焊接变形,研究了壳体变形理论、T形接头的激光焊工艺,利用激光焊技术解决了其焊接变形大的问题。根据激光热源、壳体材料的特点制定焊接工艺流程,通过改变激光入射角的方式,解决薄壁壳体上T形接头的激光焊问题。通过试验验证,确定激光焊参数,在保证焊接质量的前提下,做到焊接变形小、焊缝成形美观,壳体焊接变形控制在0. 12 mm以下。     

焊接速度对核压力容器焊接残余应力的影响

采用ANSYS有限元分析法,并利用热-结构耦合及生死单元技术,模拟不同焊接速度对核压力容器上马鞍形焊缝焊后残余应力的影响。通过分析焊后温度场和应力场,发现焊缝中心的残余应力最大,随着距焊缝中心距离的增加,应力逐渐变小。其中焊接速度为450 mm/min和400 mm/min时焊后等效应力变化趋势基本吻合,而420 mm/min时焊后的应力值略高于其他两种。     

环肋圆柱壳结构焊接残余应力和变形的数值模拟

运用有限元软件ANSYS的APDL语言,对耐压圆柱壳结构的焊接残余应力和变形编制计算程序,运用生死单元技术,对结构进行焊接热应力分析,得到环肋圆柱壳结构的焊接残余应力分布和焊接残余变形.计算结果表明,轴向焊接残余应力在结构肋骨附近呈双峰形态,以及残余变形在焊缝处(肋骨所在位置)最为剧烈,焊接轴向残余应力总体上来说比较小...     

焊接顺序对薄壁八边形管-板焊接接头残余应力的影响（英文）

考虑实际焊接中热-机械的直接耦合效应,通过热-弹塑性有限元法建立三维有限元模型来研究不同焊接顺序对薄壁6061铝合金焊件焊后残余应力分布的影响,采用单道TIG焊接实验来验证模拟结果的准确性;利用九种不同的焊接顺序来研究八边形管和底板之间焊后残余应力的分布状态。结果表明,焊缝及其附近存在的初始残余应力并不影响最终残余应力的分布;选择合理的焊接顺序可以有效降低八边形管-板接头的残余应力。     

高强钢低匹配等承载对接接头焊接残余应力调匀能力

借助有限元软件研究了高强钢对接接头中焊接残余应力的调匀情况.结果表明,因母材塑性储备不足,所有接头焊后横向、纵向拉伸峰值应力均在焊接残余应力的基础上不断增加,但接头各区域应力增速不同,最终残余应力均未完全调匀.低匹配静载ELCC接头高塑性、低屈强比的盖面焊道位于高值残余应力所在的焊缝及近缝区母材表面并分担载荷,使该区应力增速放缓,故其残余应力调匀能力优于等匹配接头.考虑焊接残余应力的ELCC接头静载失效更可能发生在母材区,这与ELCC接头的设计目标相符.明确了静载ELCC设计可以忽略焊接残余应力的影响.     

拉剪载荷下超高强度钢点焊残余应力试验

点焊后焊接残余应力叠加工作载荷后,内部应力会重新分配.文中选用B1500HS超高强度钢薄板,制备焊接构件,并通过X射线衍射法测量焊核区、热影响区及母材区的表面残余应力.在施加拉剪载荷的情况下,分别从电极端面直径、焊接电流两方面考察点焊构件在施加拉剪载荷前后残余应力的分布情况.结果表明,点焊时电流变化对试件的残余应力有一定影响;电极端面直径增加使得焊核区的残余应力增大.施加拉剪载荷后,残余应力在焊核与热影响区有所释放,远离焊核区的释放较小.     

壳单元应用于薄板多道焊焊接数值模拟的方法探讨

针对目前薄板焊接残余应力有限元数值模拟中效率不高的情况,采用基于薄壳和复合层理论的壳单元来取代3D实体单元进行薄板多道焊数值模拟以预测残余应力方法的尝试,通过使用定义壳单元截面材料点数鼍来表征薄板厚度,在热分析中依靠解析方法得到温度分布,使用ABAQUS及多个用户子程序来完成力场残余应力分析的实现,通过与传统的3D单元模型计算薄板多道焊模拟的结果分析可知,采用复合层壳单元进行较为复杂的薄板焊接模拟效率相对较高,而精确度并没有下降.     

焊接顺序和焊接结构对振捣座残余应力的影响

焊接残余应力大小影响整机的性能和使用寿命,研究振捣座的残余应力分布有着重要的工程意义。利用焊接数值模拟手段,对整机振捣座的不同焊接结构和多种焊接顺序进行优化分析,获得振捣座的焊接残余应力分布状况,结合实验手段,验证有限元模型的正确性和有效性。结果表明,采用对称施焊得到的残余拉应力的峰值最小。改变焊接结构形式,加强板在关注位置内侧残余应力分布趋势稳定,而在外侧趋势变化较大,且峰值增大。该研究为优化生产工艺,为后续控制焊接残余应力提供理论依据。