焊缝线膨胀系数匹配对焊接残余应力的影响规律

采用热弹塑性有限元法对焊缝与母材线膨胀系数匹配对焊接过程中的动态应力以及残余应力的影响规律进行了研究。在相同焊接热源模型和热输入量作用下的计算结果表明,焊缝与母材等胀匹配时,焊缝中心的纵向残余应力σｘ为拉应力,其值随母材屈服强度σ＾ｐｓ变化。     

低碳钢焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响规律

采用热弹塑性有限元方法,对平板对接接头中焊缝金属强度组配对焊接残余应力分布的影响进行了研究。结果表明,对于高组配接头,纵向残余应力的峰值接近焊缝金属的屈服极限,出现在焊缝中心。对于低组配接头,纵向残余应力的峰值接近母材的屈服极限,并发生在焊缝附近。随着对含有残余应力的接头施加外载,焊缝金属强度组配对纵向应力分布的影响依然存在,但残余应力的影响在减小。对承受外载的焊接接头,逐步卸除外载后,焊缝横截面     

焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力,对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明,在研究该结构的强度性能时,常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响,而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。     

焊接残余应力对焊接结构的影响

阐述了焊接残余应力产生的原因及其影响因素,分析了焊接残余应力对焊接结构的影响,同时,就如何有效消除焊接残余应力进行了深入的探讨,为焊接残余应力提供了参考依据.     

相变温度对焊接残余应力的影响规律及机理分析

通过对焊缝金属相变温度、相变膨胀应变和焊接接头残余应力的测试，分析了相变应力的产生及其对焊接残余应力的影响，相变应力不仅能够降低焊缝金属由于热收缩所引起的残余拉伸应力，而且在一定的条件下还可以产生残余压缩应力，论述了相变温度对焊接残余应力的影响规律以及获得残余压缩应力的相变温度范围，试验证明相变温度在100～300℃范围内，焊缝金属可以获得残余压缩应力，其中在190℃左右时残余压缩应力达到最大。     

热沉位置对钛合金薄板焊接残余应力的影响

采用切条应力释放法测量钛合金TC4薄板对接试件选用不同的热沉位置分别进行动态控制低应力无变形(DC-LSND,dynamically controlled low stress no-distortion)钨极氩弧焊(TIG)时试件中的纵向残余应力和纵向残余塑性应变的分布。测量结果表明,热源与热沉之间的距离是重要的工艺参数之一,该参数对焊接应力和变形的控制效果有很大影响,适当的热沉位置是动态控制低应力无变形钨极氩弧焊实现低应力无变形焊接效果的一个必要条件。热源与热沉之间的高温金属处于力学熔化状态、无力学抗力时,热源与热沉之间距离的增加有助于降低焊接残余应力,减小纵向塑性变形。在所选用的焊接条件下,动态控制低应力无变形钨极氩弧焊焊接时热源与热沉相距30mm,近缝区的不协调应变较小,控制焊接应力与变形的效果较好。     

疲劳裂纹残余应力与应力强度因子研究

聚碳酸酯紧凑拉伸试件的疲劳试验和光弹性试验表明，尽管是低应力疲劳问题，但随着裂纹的扩展在裂尖附近出现残余应力场。给出了与循环周次相对应的卸载残余应力场，从而揭示出闭合效应的存在并提出其度量准则。试验表明，闭合效应使得应力强度因子降低，因此原有应力强度因子理论计算式不再适用，对此提出了一种简便有效的修正方案。     

残余应力对加工变形的影响规律

为了研究材料去除过程中残余应力所引起的加工变形,采用试验测量和有限元模拟方法对含有已知残余应力情况的矩形板加工的变形规律进行了研究.试验与仿真结果表明,实测变形规律与有限元解获得极好的吻合,从而为提出减小变形的技术措施奠定了基础.     

焊接残余应力对结构性能的影响

以焊接残余应力为研究对象,讨论了残余应力对于结构静强度、疲劳强度、应力腐蚀性和稳定性的影响,指出残余应力的存在不影响结构的静态承载能力,但会促使结构发生脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂、失稳破坏等,应采取措施加以控制或消除。     

焊接残余应力对弹塑性接触应力场的影响

对接触应力场的力学分析,以前发表的文章都是在弹性或理想弹塑性的假设下作出的。由于实际材料在屈服后的加工硬化,以上假设显然有较大的近似性。运用弹塑性力学的原理和数值计算方法,考虑了材料的加工硬化,讨论了焊接残余应力对弹塑性接触应力场的影响,并给出了亚表面塑性区随循环周次的变化。还用实验证明了焊接残余应力对工件的接触疲劳寿命的危害性。     

石工钻头结构设计对焊接残余应力的影响

硬质合金刀头具有高硬度、耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优点,被广泛应用于石工钻头。同时硬质合金材料本身的塑性、韧性和抗冲击性都较差。由于硬质合金刀头与施工钻头的刀杆材料的性能参数的不匹配而导致在焊接的冷却过程中使得焊缝部分产生相当大的残余应力,这些残余应力对硬质合金刀头产生拉应力而导致硬质合金刀头产生裂纹或微裂纹,而导致生产的高报废率或降低产品的性能。本文结合工作中的实际改进案例,阐述了如何从石工钻头的结构设计方面减少由焊接产生的残余应力,从而减少焊接裂纹。     

焊接残余应力对疲劳裂纹萌生和扩展的影响

通过疲劳试验,研究焊接残余应力对疲劳裂纹萌生和扩展性能的影响,以及残余应力的再分配。试验结果表明,垂直于裂纹方向的纵向残余应力促进孔边疲劳裂纹的萌生和扩展;残余应力随焊缝金属的应变松弛而降低,它对疲劳裂纹扩展速率的影响相应减小;残余应力场中疲劳裂纹扩展速率仍可以用Ｐａｒｉｓ ／公式计算。     

辅助热源影响焊接残余应力的研究

采用曲壳单元热弹性有限元法,对ＬＳＮＤ静态低应力无变形焊接控制技术中辅助热源影响焊接残余应力的规律进行了数值模拟。计算结果表明,辅助热源如与焊接热源同时冷却则对焊接残余应力的影响不大,只有焊缝冷却至低温阶段后再冷却的辅助热源才有利于降低焊接残余应力。     

残余应力对焊接接头CTOD设计曲线的影响

基于BISPD6493：1991初级评定，采用热弹塑性有限元分析方法，研究了残余应力和强度组配对横向裂纹平板对接接头CTOD设计曲线的影响规律。结果表明，强度组配和残余力对CTOD设计曲线具有明显的影响；残余应力对接头中的短裂纹影响较大，PD6493：1991初级评定不适用于接头中含有位于拉伸残余应力区内的短裂纹情形，随着裂纹尺寸的增大，残余应力的影响逐渐减弱；在应用PD6493：1991初级评定曲线对接头中的大裂纹情形进行评价时，将得出偏于保守的结果。     

机械应力消除法对焊接残余应力的影响

大直径全焊接阀体球阀制造的最后一道工序是焊接,由于采用橡胶圈密封,为防止密封圈的损坏,导致密封性能降低,焊后不能采用焊后热处理消除焊接残余应力。为了控制阀体焊接残余应力,选择机械应力消除法,建立阀体机械应力消除法的加载压力与时间的关系曲线,采用有限元分析和试验相结合的方法,研究机械应力消除法对焊接残余应力的影响。机械应力消除法前后采用盲孔法测量阀体外表面的残余应力。结果表明,采用二维轴对称有限元法可以模拟机械应力消除法过程,机械应力消除法可以降低阀体外表面轴向应力和环向应力的峰值,使残余应力分布更加均匀,可以作为焊后热处理的替代工艺。     

TiN涂层残余应力对其界面结合强度的影响

用X射线衍射法测试了40Cr基体表面生成的TiN涂层结合界面残余应力,并利用划痕试验法测试了TiN涂层的结合强度,建立了残余应力与结合强度的定性关系。试验结果表明,TiN涂层残余应力对其结合强度有明显的影响,涂层残余应力越大,其结合强度越小,在涂层制备程中减小残余应力,有利于提高其结合强度。     

焊接残余应力的形成和对策

研究发现焊接残余应力对结构件的承载能力、加工精度、尺寸稳定性等有很大影响,因此消除残余应力势在必行。根据焊接残余应力的形成机制,提出了合理地降低及消除焊接残余应力的措施。降低和消除残余应力的方法可归结为两大类:一种就是通过热作用来消除,另一种是通过机械作用来消除。     

焊接残余应力测试方法的研究

在同一焊接试板同一部位分别用钴孔法及X衍射法测量焊接残余应力,通过分析对比发现钻孔法测试残余应力结果是可信的,而X射线衍射法所测得的残余应力值应减去钢板表面原有的轧制残余应力后才是焊接残余应力。本文还把上述两种方法的测试结果与Masubuchi提出的对接焊缝内纵向残余应力的分布进行比较,提出了工程中估算残余应力的方法。     

陶瓷磨表面残余应力对零件强度的影响研究

探讨了陶瓷磨削表面残余应力对断裂强度的影响。采用理论分析与实验检测相结合的方法，对残余应力行为包括残余应力数值、性质、作用浓度和变化梯度及其对强度的影响进行了研究，研究结果表明：残余应力对材料断裂强度的影响是通过磨削裂纹实现的；表面残余应力的数值、性质、作用深度和变化梯度的综合作用决定了断裂强度的性能；实质断裂强度性能受到了外加载荷与磨削残余应力的组合应力的制约。     

焊接残余应力对高强钢点焊接头裂纹扩展及疲劳性能的影响

点焊接头因高度应力集中,极易于熔核边缘萌生疲劳裂纹,点焊产生的残余应力会影响其扩展。为探究点焊残余应力对疲劳裂纹扩展的影响规律,建立DP600高强钢点焊接头三维裂纹有限元仿真模型。基于热-弹塑性理论求解点焊残余应力场,在此基础上计算有无残余应力时折线裂纹的局部应力强度因子(Stress Intensity Factor, SIF)解,通过分析两种条件下裂纹最深点局部SIF随裂纹深度比变化的曲线,研究点焊残余应力对折线裂纹扩展的影响规律;基于断裂力学理论,采用改进的双参数模型预测有无残余应力时的疲劳寿命。结果表明,点焊残余应力使局部SIF显著提高,且随着裂纹深度比的增加,残余应力对其的影响程度也增加;考虑残余应力后裂纹整体扩展趋势不变但扩展速率显著增加,疲劳寿命由35 616次下降至12 564次。