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.     

考虑两种焊缝连接的钢桥节点残余应力分析

对同时考虑角焊缝与对接焊缝连接的铁路钢桥节点的焊接残余应力进行了研究。以某钢桥节点为工程背景,依据铁路钢桥的制作方法、施工顺序及电弧焊的工艺参数,采用有限元分析软件建立该铁路钢桥节点的三维热力学有限元实体模型,对钢桥整体节点同时考虑角焊缝与对接焊缝连接的焊接残余应力分布进行了数值模拟,并将模拟的结果与不考虑对接焊缝的残余应力结果进行对比分析。数值结果表明:对接焊缝与角焊缝相交处出现拉压交替复杂的应力状态,并且残余应力峰值也有所增大。     

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.     

DH36高强度船板钢对接焊残余应力与变形数值模拟与试验分析

为了解某大洋开采船钻台面分段合拢焊缝产生的焊接变形和残余应力,对局部焊接接头结构即DH36高强度船板钢多层多道对接焊产生的焊接变形和残余应力进行了数值模拟和试验分析。为了提高数值模拟的准确性,基于热弹塑性理论,以SYSWELD软件为计算平台,建立了基于固态相变的三维“热-冶金-机械”耦合的多物理场热弹塑性有限元计算方法。数值模拟与试验结果表明,DH36多层多道对接焊主要产生角变形;焊缝及近焊缝区沿着焊接方向的纵向残余应力主要为拉应力;横向残余应力分布比较复杂,沿着中央横截面上表面除了在最后一道焊缝及其附近是压应力其余为拉应力。数值模拟与试验结果误差很小,考虑固态相变因素的热弹塑性有限元法可以对焊接变形和残余应力进行准确的预测。     

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.     

对接焊缝残余应力对疲劳裂纹扩展的影响

研究了平板对接焊缝的疲劳裂纹扩展问题,提出了一种考虑残余应力场重分布的裂纹扩展寿命计算方法.基于Terada提出的焊接残余应力场随裂纹扩展重分布的模型,在裂纹扩展过程中不断更新残余应力引起的应力强度因子和应力比并在此基础上计算构件裂纹扩展寿命.采用该方法分析了某焊接钢板的裂纹扩展寿命,并和不考虑残余应力场重分布的叠加法进行了对比.研究表明,提出的基于焊接残余应力场的疲劳裂纹扩展分析方法更加符合实际情况,可以预测出相对准确的裂纹扩展寿命.     

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。     

钢结构厚板焊接残余应力有限元分析

采用ANSYS有限元分析软件对厚钢板对接焊、T型焊进行模拟分析,得出焊缝截面处横向与纵向残余应力的大小和分布,与实测结果基本吻合。从而总结出2种不同焊接形式残余应力的分布规律,以便设计人员在进行焊缝设计时对残余应力进行估算。     

磁性法测定A633D钢焊接接头残余应力的研究

本介绍了一种无损伤测定焊接残余应力的方法，即磁测应力法；采用该方法对A633D焊接接头焊缝正面及其背面不同位置的焊接残余应力进行了测试；并分析了焊接接头残余应力的分布规律。试验结果表明：该测试方法可靠性好，且不损伤焊接接头。     

铝锂合金2198-T8机身整体搅拌摩擦焊接壁板的疲劳性能研究

采用铝锂合金2198-T8,对未来搅拌摩擦焊接机身整体壁板的结构形式进行了设计,并把机身整体焊接壁板的结构形式简化为2种典型试验构型。采用中子衍射方法测得铝锂合金2198-T8单焊缝和双焊缝板的残余应力分布,并对2种试验件的残余应力分布进行了研究;对2198-T8母材和2种典型焊接试验件进行疲劳试验,测得不同尺寸的试验件裂纹扩展速率,并进行对比分析。采用ABAQUS软件建立了有限元数值计算模型,计算出2种情况下由残余应力引起的应力强度因子(Kresidual),研究了残余应力对于疲劳各参数的影响,采用Newman闭合模型计算出2种模型的疲劳寿命,并和试验寿命相对比。试验和数值结果表明:双焊缝试件的疲劳寿命比单焊缝试件长4倍;残余应力的存在改变了疲劳参数分布。     

螺旋焊与对接焊的有限元模拟

采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对螺旋焊和对接焊焊接过程进行数值模拟,得出两种焊缝焊接残余应力、退火应力、退火温度场的分布规律及大小,为该类焊接工艺的改进及焊接结构的变形控制提供有益的帮助．     

螺旋焊与对接焊的有限元模拟

采用有限元软件ANSYS中生死单元技术对螺旋焊和对接焊焊接过程进行数值模拟,得出两种焊缝焊接残余应力、退火应力、退火温度场的分布规律及大小,为该类焊接工艺的改进及焊接结构的变形控制提供有益的帮助.     

基于ANSYS的MONEL-400合金中厚板CMT数值模拟

为获得中厚板CMT残余应力分布规律,进一步了解CMT焊接的优越性,基于ANSYS有限元分析软件,以体生热率做热源,以"生死单元技术"模拟焊缝的生成,对MONEL-400平板CMT焊接进行数值模拟.通过分析模拟结果得到CMT焊接温度场和应力场;通过分析残余应力数据发现CMT对焊件的纵向应力影响较大,该方向在焊缝中心产生的最大残余应力达261 MPa;通过与普通对接焊模拟结果对比发现,CMT可减小焊接塑性变形区的宽度,焊件性能更优越.     

钢结构对接焊缝数值模拟及参数分析

基于ANSYS有限元软件采用了双椭球热源模型、CO₂气体保护焊的焊接工艺,通过生死单元法模拟热源移动,建立了桥梁钢结构的焊接有限元模型,进行了对接焊缝的数值模拟分析,并与实验结果进行对比验证了模拟的可靠性。在此基础上研究了对接焊缝在坡口形状、X型坡口多层焊的焊接顺序、焊接速度、焊件厚度、焊接坡口角度、焊枪的施焊方向等不同因素下残余应力的变化情况。结果表明：相比于其他坡口的焊接,X型坡口焊接残余应力较小,多层焊情况时,X型坡口采用对称焊更有利;板厚、焊速的增加,坡口角度的减少及采用分中对称焊方法都能减少焊接残余应力的产生。     

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。     

基于超声理论的桥梁焊接残余应力检测

首先,依据超声法检测技术在其应用原理上的进一步拓展,建立钢结构桥梁残余应力的超声检测系统,并对其关键性能指标进行检测试验;其次,利用超声法,盲孔法和X射线法对钢构件进行残余应力检测,通过对比表明3种方法的应力检测值趋势完全一致;最后,通过对某大桥的对接焊缝进行残余应力检测.结果表明超声检测系统可以较为准确地反映钢结构桥...     

基于振动时效工艺的正交异性钢桥面板残余应力调控

为减小正交异性钢桥面板焊接残余应力,同时为检验振动时效工艺在桥梁钢结构应用中的有效性,基于足尺模型,采用振动时效工艺对焊接残余应力进行了调整,并通过盲孔法残余应力测试对时效效果进行了评定。结果表明：正交异性钢桥面板焊缝区的残余应力较大,达到或超过材料的屈服强度;振动时效后,面板焊缝区及焊缝表面的残余应力均降低到屈服强度以下,也更加均匀;应力水平越高,振动时效的效果越好;振动时效后,远离焊缝区的应力有少量的增加,但仍保持在较低的水平;建议将振动时效工艺应用到桥梁钢结构焊接残余应力调整中。     

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明：铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。