不锈钢板翅结构钎焊残余应力对蠕变的影响

利用有限元法,对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构进行600 ℃下的蠕变有限元分析,讨论钎焊残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304力学性能的差异以及钎焊夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力,对不锈钢板翅结构高温下的蠕变行为产生很大影响,在强度设计中不能忽略.初始应力和蠕变应变的分布规律具有一致性.隔板和翅片具有不同的应力应变分布特征,隔板侧的蠕变开裂的倾向比翅片大.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生蠕变裂纹.研究结果为不锈钢板翅结构钎焊接头的高温强度设计提供参考.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其高温蠕变松弛行为三维有限元分析

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力及其高温下的蠕变松弛行为进行三维有限元分析,得到了残余应力的变化规律.结果表明,由于镍基钎料BNi-2和不锈钢母材304力学性能的差异以及夹具的约束作用,钎焊后在接头处产生了较大的残余应力.在高温环境下,由于蠕变松弛,残余应力大幅度下降.在蠕变稳态阶段,钎缝处仍然存在一定的残余应力;钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱环节.研究结果为板翅结构的高温强度设计提供参考.     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力及其影响因素

利用有限元软件ABAQUS,对不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行有限元分析,讨论钎缝间隙,隔板厚度、翅片内距、翅片内高,翅片厚度、钎焊温度、翅片层数、材料匹配程度以及压力对残余应力的影响.计算结果表明,由于镍基钎料和不锈钢母材力学性能的不匹配,在钎焊接头中产生了较大的残余应力.钎角处应力集中且状态复杂,成为最薄弱环节.钎缝间隙、隔板厚度、翅片内距、翅片厚度、材料匹配程度以及压力是残余应力的主要影响因素,钎焊温度、翅片层数以及翅片内高对残余应力的影响不大.     

不锈钢板翅结构蠕变的有限元分析

基于有限元软件ABAQUS,利用Norton蠕变本构关系及镍基钎料BNi-2和不锈钢母材SS304在600℃的蠕变参数,对不锈钢板翅结构进行蠕变有限元分析,预测其在高温环境下服役105h的应力、应变分布规律和危险位置.利用有限元分析获得了板翅结构在钎焊过程中产生的残余应力的分布规律,讨论了残余应力对蠕变变形的影响.结果表明,由于钎料和母材力学性能参数的不匹配以及钎焊夹具的约束作用,产生了较大的残余应力,对板翅结构的蠕变变形产生较大影响,故在板翅结构的高温强度设计中,残余应力不可忽略.钎角处蠕变应力和应变集中,易萌生裂纹,成为最薄弱的环节.     

基于神经网络的不锈钢板翅结构钎焊残余应力预测

由于影响不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力因素较多,这给残余应力的预测带来很大的困难,为此,本文提出一种基于神经网络的不锈钢板翅结构钎焊残余应力预测方法.通过对不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行有限元分析,获知影响残余应力的主要因素,以构造神经网络的输入向量,建立不锈钢板翅结构钎焊残余应力的预测模型,并采用该模型对不锈钢板翅结构钎焊工艺过程进行仿真,结果表明该预测方法较快速有效地预测不锈钢板翅结构钎焊残余应力.     

Ni-Cr合金钎焊金刚石接头残余应力分析

针对Ni-Cr合金钎焊金刚石冷却过程中产生较大残余应力的问题,利用有限元软件ANSYS建立金刚石六-八面体模型进行模拟分析。结果表明:残余应力在金刚石中心轴线和金刚石与钎料界面垂直方向上变化明显;最大残余应力出现在金刚石六-八面体尖角与钎料界面结合处;金刚石在钎料中包埋深度不同,残余应力最大值不同,包埋深度为60%时,工具性能较好。激光拉曼光谱对钎焊金刚石接头中残余应力测试结果与有限元数值模拟结果相符,误差小于10%。     

基于有限元对Ag-Cu-Ti钎焊金刚石膜残余应力分析

采用Ansys有限元分析软件运用非线性分析的方法对Ag—Cu—n钎焊金刚石膜后的残余应力进行了数值模拟。在模拟中考虑了温度对材料性能的影响,计算了钎料对金刚石的热应力,并给出了钎料不同厚度情况下的残余应力。而后采用激光拉曼光谱对应力进行测量表明,有限元模拟结果与试验测试数据相吻合,相对误差不超过10％。     

陶瓷-金属钎焊接头残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元方法，在考虑了材料性能参数随温度变化和界面反应层的情况下，计算了陶瓷／金属钎焊接头残余应力的大小和分布。通过计算发现：陶瓷／金属接头在冷却过程中产生的径向应力和剪应力对接头的影响较小。而在陶瓷表面的边缘接近焊缝的位置产生了最大的轴向拉应力，它影响接头的载荷承受能力，并且由于40Cr的屈服强度比45钢的高，计算出的Si3N4／40Cr接头的应力峰值比Si3N4／45钢的高。陶瓷／钎料和陶瓷／金属的界面反应层虽然薄，但它也是影响陶瓷／金属接头残余应力大小和分布的一个重要因素。另外，选择合适的钎料层、中问层和钎焊压力都可以有效地减小残余应力的峰值。     

轴承圈加工残余应力及其径向热变形研究

热变形的大小受零件的形状、材料以及表层残余应力等因素的影响。本文基于工程弹性力学和热力学原理分析了精车加工中轴承套圈产生的表层残余应力对几何形体热变形的影响, 建立了轴套类零件的基于残余应力的热变形数学模型,对加工过程中由残余应力产生的径向变形进行了定量分析,并通过实验测试,热变形误差最大为3.8%,对残余应力引起的零件变形数学模型进行了验证,计算结果和实验数据与数学模型大致吻合。该研究结果对机器人用的关节轴承、风电装备用轴承等零件的精密加工有重要的指导作用。     

EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊残余应力与变形有限元模拟

利用有限元ABAQUS软件,对国产EO反应器20MnMoNb特厚度管板拼焊制造过程进行有限元模拟,得到了390mm厚的特厚板对接焊残余应力与变形的分布规律．焊接采用双U形坡口,两面交替焊接,并在焊缝两侧的板面上施压4500kN的配重以限制管板的变形．结果表明,特厚度管板焊后在钢板内部为残余压应力,而靠近两外表面,特别是在焊缝及热影响区内,为较大的残余拉应力．施压配重的方法有效地限制了管板的翘曲变形,且施压配重的重量越大,板的变形程度越低,但是变形被限制的同时也增加了板内的残余应力,配重重量的选择需要兼顾其对变形和应力两者的共同影响．     

Finite element analysis on electron beam brazing temperature and stresses of stainless steel radiator

Based on thermal-elasto-plastic finite element theory, a two-dimensional finite element model for calculating electron beam brazing temperature and residual stress fields of stainless steel radiator are presented. The distributions of temperature and residual stress are studied. The resuhs showed that temperature distribution on brazing surface is rather uniform, ranging from 1 026 ℃ to 1 090 ℃. The residual stresses are varied from initial compressive to tensile , and the variation of residual stress is very little in total zone of brazing surface.     

耐热钢厚壁管环焊残余应力的有限元分析

以热-弹塑性理论为基础，建立了厚壁管环焊残余应力的二维轴对称有限元模型，利用ANSYS有限元分析软件，模拟了耐热钢厚壁管环焊对接的应力分布。结果表明，焊缝内表面及其附近处的轴向应力和环向应力均是拉应力，而外表面是压应力，接头处内表面应力水平高于外表面；径向应力数值远低于环向应力和轴向应力；各方向残余应力的最大值均位于距管道外表层一定距离处，其数值大小接近于材料的屈服点应力。     

BT20钛合金电子束焊接残余应力三维有限元数值模拟

研究钛合金电子束焊接构件残余应力的大小和分布，了解残余应力的形成机理，具有十分重要的理论和实际意义。作者利用ANSYS程序模拟了BT20钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布。计算结果表明，钛合金薄板焊缝中心残余拉应力的峰值达到焊缝金属屈服强度σn的60％-70％；焊后电子束局部热处理可以降低焊缝中心处的拉伸残余应力值，降低约50％左右；用所建模型计算得到的数值结果规律与实测的残余应力值基本一致。     

氧化铝基复合陶瓷-金属钎焊界面的热应力

用Ag-Cu-Ti钎料钎焊SiCw／Al2O3复合陶瓷和金属时，陶瓷与钎料发生化学反应，在陶瓷表面形成由TiO、TiC等物相组成的反应层。采用有限元法，对SiCw／Al2O3复合陶瓷／反应层界面的热应力进行了计算。结果表明，复合陶瓷／反应层界面的残余应力变化急剧，最大拉应力位于晶须、基体和反应层交界处；晶须内部及其表面存在较高的双向压应力，Al2O3基体主要承受垂直于界面的拉应力；SiC晶须／反应层界面及其附近的反应产物TiC内具有较高的平行于界面的拉应力，当连接界面承受剪力作用时，SiC晶须／反应层界面和TiC处极易破坏。借助TEM和SEM观察了复合陶瓷／反应层界面区的精细结构和剪切断口形貌，并利用计算结果对观察到的现象进行了分析。     

Review on finite element analysis of welding deformation and residual stress

Welding deformation and residual stress have negative influence on assembly accuracy and service performance. Thermal elastic plastic (TEP) and inherent strain finite element analysis (FEA) methods were used to study this challenge. Basic principle of these two methods was first introduced. The influence of welding process, constraints, solid phase transformation and multi-pass welding on deformation and residual stress was discussed, and computation accuracy and efficiency were summarised. Loading method of inherent strain in inherent strain FEA was analysed, interface element was introduced to simulate effects of the gap on deformation in assembly welding especially for large structures. The future work, including accurately multiscale TEP model, efficiently transient prediction method of large structures, and flexible evaluation software, was planned.     

Finite element analysis of thermal residual stresses at cemented carbide rock drill buttons with cobalt-gradient structure

The aim of this study is to apply the concept of functionally graded materials（FGMs） to cemented carbides and to develop high-performance rock drill buttons. Cobalt-gradient structure was introduced to the surface zone of the buttons by carburizing process. Finite element method and XRD measurement were used to decide the distribution of thermal residual stress. Constitutive parameters were determined by constraint factor. Numerical results show that residual stresses of gradient buttons mainly concentrate in cobalt-gradient zone. There is compressive stress in the surface zone and tensile stress in the cobalt-rich zone. The maximum value of surface compressive stress is 180 MPa for WC-6Co cemented carbides. And the numerical results agree with the results of XRD measurement.     

焊接残余应力求解的边界元数学模型

焊接残余应力和变形之间存在着确定关系,二者可通过焊接过程中产生的非协调应变联系起来,文中以焊接初应变为基础,利用边界元的直接法,推导出了通过焊接变形求解二维焊接残余应力的数学模型.给定焊缝中初应变的初值,根据焊接构件边界上已知的位移信息,可由边界积分方程求出边界上所有未知的位移分量和表面力分量.在边界位移已知的条件下,应用该模型可对焊接构件内部残余应力进行求解.构件边界上的应力可由弹性体的边界应力和边界面力的关系,通过物理方程和几何方程求出.通过计算实例,验证了模型的可行性.