边界元辅助二维焊接残余应力求解的探讨

提出了边界元辅助二维焊接残余应力求解的方法，该方法用构件的边界位移量－焊接变形来求解焊接残余应力，编制了相应的计算程序，通过两个算例，验证了此方法的可行性。     

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。     

钻孔法对焊接薄壁钢管纵向残余应力的测定

通过对钻孔法测定焊接钢构件残余应力的试验分析,我们测定了焊接薄壁钢管试件沿圆周的纵向残余应力的分布模式,得出该法测定纵向残余应力是可行的,其残余应力以拉应力为主。     

屈服刚度法测试焊接残余应力的试验方法

目的为了解决钢结构构件内部残余应力难以测试的问题,确定焊接梁板类构件内部残余应力的分布规律.方法基于屈服及刚度衰减条件,提出了通过试验测定焊接残余应力分布的屈服刚度法.采用该方法以对接焊钢板及焊接工字型梁为对象,进行了纵向焊接残余应力分布的试验测试.结果将试验结果与有限元数值模拟结果进行对比分析,二者吻合较好.屈服刚度法能够很好地确定板类及梁类焊接构件的纵向焊接残余应力分布规律,通过试验确定了带焊缝工字型梁翼缘和腹板的纵向焊接残余应力分布规律.由于单侧施焊,残余应力值较小,与实际情况比较吻合.结论该方法简单、精确,具有很强的工程实用和推广价值,为钢结构设计提供一定的依据.     

钻孔法对焊接薄壁钢管纵向残余应力的测定

通过对钻孔法测定焊接钢构件残余应力的试验分析，我们测定了焊接薄壁钢管试件沿圆周的纵向残余应力的分布模式，得出该法测定纵向残余应力是可行的，其残余应力以拉应力为主。     

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.     

梁板类构件焊接残余应力测试的试验方法研究

针对焊接梁板类构件内部残余应力分布规律难以确定的问题,基于屈服及刚度衰减条件,提出了一种测定焊接残余应力分布的试验方法.该方法以对接焊钢板及焊接工字型梁为对象,进行了纵向焊接残余应力分布的试验测试研究,并将试验结果与有限元数值模拟结果进行了对比分析,二者吻合较好.研究结果表明,该方法能够很好地确定板类及梁类焊接构件的纵向焊接残余应力分布规律,为钢结构设计提供一定的依据.同时该方法简单、精确,具有很强的工程实用和推广价值.     

焊后加载拉应力对细长板件焊接残余应力场的影响

运用ansys 软件,采用高斯热源模型,对细长板件的焊接进行了模拟,并在焊接完成后,对细长板件加载x方向和y方向的拉力。结果显示,细长板件焊接残余应力以压应力为主,在两方向加载拉力均能有效减小细长板件的残余应力。该研究表明可以通过加载适当拉力减小细长板件的残余应力。     

机械振动焊接对残余应力的影响及机理分析

机械振动焊接是在振动调整残余应力技术基础上发展起来的一项焊接新技术。这种焊接新技术 ,不仅能提高焊接质量 ,改善焊接接头金相组织 ,提高接头金属的力学性能 ,而且能省去焊后调整残余应力的工序 ,从而缩短生产周期 ,降低生产成本 ,并将给焊接生产领域带来巨大的经济效益。试验选用压力容器常用钢 1 6MnR作为试验材料 ,采用机械振动焊接钢板与常规埋弧自动焊接钢板对比实验方法 ,通过残余应力测试和测试结果分析研究了机械振动焊接对残余应力的影响。结果表明 ,机械振动焊接可降低焊接残余应力 ;当频率、振幅 (激振力 )选取合适时 ,其降低效果更显著。而机械振动焊接降低残余应力的机理主要是由于机械振动使焊缝及周围的温度梯度减小和振动使晶粒细化、组织分布均匀所致     

机械振动焊接对残余应力的影响及机理分析

机械振动焊接是在振动调整残余应力技术基础上发展起来的一项焊接新技术。这种焊接新技术,不仅能提高焊接质量,改善焊接接头金相组织,提高接头金属的力学性能,而且能省去焊后调整残余应力的工序,从而缩短生产周期,降低生产成本,并将给焊接生产领域带来巨大的经济效益。试验选用压力容器常用钢16MnR作为试验材料,采用机械振动焊接钢板与常规埋弧自动焊接钢板对比实验方法,通过残余应力测试和测试结果分析研究了机械振动焊接对残余应力的影响。结果表明,机械振动焊接可降低焊接残余应力;当频率、振幅（激振力）选取合适时,其降低效果更显著。而机械振动焊接降低残余应力的机理主要是由于机械振动使焊缝及周围的温度梯度减小和振动使晶粒细化、组织分布均匀所致。     

工艺因素对过热器/再热器异种钢焊接接头残余应力的影响

工况下运行的异种钢接头易沿焊缝界面开裂而发生早期失效．本文对小直径钢１０２／Ｉｎｃｏｎｅｌ８２／ＴＰ３４７Ｈ异种钢管、不同坡口角度与不同热处理制度下接头中的焊接残余应力进行了实测,结果表明对适用于现场焊接且可延长接头寿命的改进型坡口并不会增大焊接应力,提出在工况温度下接头中的焊接应力并不能很快衰减、焊后热处理可显著地降低该种异种钢接头中焊接应力的观点．     

结构钢焊接残余应力三维有限元分析

对结构钢板对接焊接及腹板与翼缘角焊缝连接的工字型截面梁进行三维有限元模拟,分析了焊接温度场、残余应力分布及残余变形。有限元计算结果与试验结果比较吻合,证实了计算模型的有效性。计算结果表明:焊接热影响区存在较大的三向残余应力,且纵向残余应力大于横向残余应力,对结构局部受力将产生较大影响,但由于焊接残余应力是自平衡的,故焊接残余应力的存在对钢材宏观受力影响不大。     

厚板焊接中焊接残余应力的分布规律

通过对厚板焊接构进行条形切割解体，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。     

球罐焊后整体热处理微机控制系统的设计

造成球罐破裂、失效的主要原因之一是其本身存在的焊接残余应力。实践证明,球罐焊后整体热处理是一种有效消除焊接残余应力的方法。本文设计和研制了由二级控制系统和微机界面软件构成的球罐焊后整体热处理微机控制系统,采用动态矩阵控制算法对球罐焊后整体热处理过程进行控制。     

厚板柱坡口多层焊瞬时温度场的有限元计算

焊接弹塑性热应力计算的基础是瞬时温度场的确定。本文作为厚板焊接柱残余应力有限元分析的一部分,考虑了钢材的热物理性能随温度的变化,对厚板柱坡口多层焊接过程进行了非线性热传导计算。在计算程序中以集中质量热容矩阵代替协调质量热容矩阵,克服了瞬时温度场有限元计算中的温度波动现象,取得了满意的计算结果。结合弹塑性热应力分析,计算了5个厚板焊接箱形、4个厚板焊接工字形截面往焊接过程中的瞬时温度分布。     

考虑焊接残余应力的钢桥面板U肋焊接处局部应力分析

为研究正交异性钢桥面板的顶板与U肋焊缝连接处残余应力及与外荷载组合作用下的局部受力特征,针对宽体钢箱梁工程实例,基于热弹塑性有限元法对该焊缝的施焊过程进行了数值模拟,分析了焊接过程中温度场和应力场的变化；以初应力的方法实现了焊接残余应力与外荷载作用的组合。研究结果表明：面板下缘垂直于焊缝方向的残余拉应力峰值接近材料的屈服强度,远离焊缝的区域应力急剧减小,焊趾处的横向残余应力要明显大于焊根处；由面板上缘至下缘,纵向残余应力由压应力变为拉应力,横向残余应力呈现出“拉应力-压应力-拉应力”的交替变化趋势；以初应力的方式考虑残余应力,稳定应力场的相对误差可控制在5.0%以内；自重与二期恒载对焊缝区局部应力场的分布特征和焊根及焊趾处的应力极值的影响不大(1.7%以内)；外荷载中考虑局部对称轮载作用且未考虑焊接残余应力在外荷载作用下的消散情况时,焊根及焊趾处垂直于焊缝的横向应力极大值最大分别可增大10.7%、17.6%；焊接残余应力及与外荷载组合作用下,焊趾及焊根位置处沿面板厚度应力的分布符合“直线+抛物线”的规律。     

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.     

厚板焊接工形截面柱残余应力的有限元分析

确定厚板焊接柱φ曲线的关键是得出焊接残余应力的分布。本文根据热弹塑性应力理论,用有限元法分析了厚板焊接工形截面柱的残余应力。分析结果表明,厚板焊接工形截面残余应力的大小及分布,除了与焊接输入热量有关外,尚与截面几何尺寸有关。翼缘为轧制边的厚板工形截面中,残余压应力主要分布在两个翼缘上,而腹板上压应力较小。