焊后热处理对FSW和TIG焊残余应力影响的数值模拟

为展示FSW在焊接残余应力方面的优势和特点,采用顺序热力耦合模型模拟FSW和TIG两种焊接构件的残余应力,在与已有文献验证对比的基础上,讨论和对比焊后热处理工艺对残余应力分布的影响。结果表明:FSW的焊后残余应力低于TIG焊接,在焊接厚度方向上,FSW的残余应力有较明显的变化,而TIG焊的残余应力变化很小;热输入功率的改变对TIG纵向残余应力的影响相对较小,而对FSW的影响较大;随着热处理温度的升高,焊后热处理对残余应力的降低作用越明显;同样的焊后热处工艺对TIG焊的残余应力降低更为明显。     

焊接残余应力的测试及研究

依据应力测量的基本理论,采用LabView语言编程自行设计制备了焊接残余应力测量系统。对45号钢和22SiMn2TiB钢焊缝的焊趾处进行超声冲击处理,并测量处理前、后的残余应力。结果表明,超声冲击处理能够将焊接残余拉应力转变为压应力,45号钢和22SiMn2TiB钢处理前、后的纵向残余应力均值为169、-63、296、-49MPa,下降率分别为137%和117%。     

缺口滚压强化后残余应力应变分布的数值模拟

缺口零件滚压后，由于塑性变形而引起的残余压应力可以大幅度地提高其疲劳性能。研究了用平面应变压入模型来模拟滚压过程的可行性，并通过大变形弹塑性有限元方法，对缺口根部表面以下的残余应力应变分布进行了分析和预测，详细讨论了材料强度、缺口半径ｒ以及压下量△ｈ对残余应力分布的影响。文中的预测结果与实验结果相符合。     

AZ31B镁合金双弧焊接温度场及残余应力有限元分析

为获取AZ31B镁合金薄板非熔化极气体保护双弧焊(double-electrode gas metal arc welding,DE-GMAW)焊接残余应力场分布,用ANSYS软件对焊接过程进行数值模拟,探索焊前预热对镁合金残余应力的影响规律。建立双弧热源模型,通过热应力耦合法,先计算焊接温度场进而计算应力场。获得焊件残余应力的分布规律,沿着焊缝纵向残余应力最大值约为41 MPa,焊缝两端即起弧和熄弧处受较大横向压应力作用,最大值达55.6 MPa;采用盲孔法进行试验测量,测量结果与模拟结果一致。通过实测数据与模拟结果分析,表明镁合金DE-GMAW焊接残余应力的分布特点;镁合金焊前预热温度为100℃时,能够有效降低焊件的残余应力。     

钨合金宏观残余应力X射线测量

利用日本理学公司２９０４型Ｘ射线应力测量仪及其残余奥氏体测量附件，建立了侧倾固定η法的Ｘ射线应力测量法，测定了ＣｒＫα－Ｗ（２１１）晶面的Ｘ射线应力常数，解决了钨合金宏观残余应力测量的技术难题，并利用Ｗａｎｇ－６００计算机编程，实现了自动化测量。该方法还可推广应用于其它类似材料的应力测量。     

超声波消除铝合金焊接残余应力的应用

铝合金在机械行业的应用越来越广泛,铝合金的焊接应力问题备受关注,超声波应力检测技术在近几年得到了广泛的发展,但对用超声波消除铝合金的焊接残余应力问题的研究尚不深入。介绍了用超声波消除铝合金焊接残余应力的原理及其国内外的一些相关研究,指出了目前存在的若干问题及进一步完善的方向。     

消除铝合金结构件焊接残余应力的工艺研究

研究了消除LC5 2热处理时效强化铝合金焊接残余应力的工艺 ,分析对比了热时效、振动时效 (VSR)和超声波时效三种不同消除铝合金焊接残余应力工艺的优缺点 ,指出合理的振动时效工艺是消除热处理时效强化类铝合金焊接残余应力的一种较理想的方法。利用ZSX - 0 5振动时效设备对铝合金结构件 (管箱体 )进行处理 ,可以明显降低和均匀化焊接残余应力 ,降低率可以达到 4 0 %以上     

焊接工艺对厚壁核压力容器焊接残余应力的影响

应用热弹塑性有限元理论,采用"生死单元"技术,模拟在多道焊焊接工艺条件下,厚壁核压力容器与接管间马鞍形焊缝处焊接残余应力的分布规律,着重分析坡口型式和计算中所采用的"焊接层数"对残余应力计算结果的影响。结果表明:采用双U型坡口相比于I型坡口有利于降低等效残余应力;计算中采用不同的"焊接层数"对双U型坡口焊缝焊接残余应力的计算结果存在一定影响。     

超声冲击对焊接残余应力影响的研究进展

残余应力对焊接结构的力学性能具有重要影响,概述了超声冲击处理对焊接接头残余应力的影响。超声冲击处理可以降低焊趾部位的应力集中,降低或消除残余拉伸应力,甚至在焊缝及其附近区域形成残余压应力,从而提高焊接接头的疲劳性能及耐磨性等。指出在超声冲击改善焊接接头残余应力方面研究目前存在的问题,展望了今后该研究领域的发展动向。     

超声冲击调整焊接接头残余应力的试验研究

利用HJ-Ⅲ型超声冲击设备对16Mn R钢对接接头的焊趾部位进行冲击处理,利用X射线应力仪测定不同冲击时间的焊趾表面纵向和横向残余应力,分析不同冲击时间对焊趾表面残余应力的影响及焊趾表面残余压应力随冲击时间变化的规律。结果表明,超声冲击能有效地将焊接接头的拉伸残余应力转化为对疲劳寿命有益的残余压应力。     

搅拌摩擦焊接中材料变形及残余应力分析

采用数值模拟手段,分析了在搅拌摩擦焊接过程中不同材料的变形情况及其残余应力的分布,研究了材料变形与残余应力之间的关系,并建立了异种金属搅拌摩擦焊接的模型。研究结果表明,搅拌摩擦焊接过程中材料的流动主要集中在焊接构件的后退侧,且在搅拌摩擦焊接过程中铝合金较钢表现出更好的流动性能。残余应力分布呈现典型的双峰特征,残余应力的最大值发生在热影响区的边界。拉伸残余应力较大的区域与等效塑性应变较大的区域具有较好的对应关系。异种金属焊接会增大焊接构件搅拌区内较软材料一侧的残余应力。     

碟簧的残余应力计算及失效分析

碟簧在生产过程中常发生开裂。本文根据Prandtl-Reuss弹塑性理论,编制了计算碟簧加载及卸载时应力状态的有限元程序。通过综合分析生产工艺流程、断口形态及应力计算结果,确定了碟黄开裂的物理机制及力学机制。     

钢桥面板U肋焊接处残余应力影响因素

以某跨海大桥钢桥面板U肋为研究对象,用ProCAST软件对钢材焊点残余应力进行计算机模拟,在冷却条件和稳态条件下,计算顶板与U肋间的纵向残余应力,改变顶板厚度、顶板宽度、焊件长度、U肋高度、坡口角,分析不同因素对残余应力的影响。结果表明:在稳态条件下,顶板宽度、U肋高度和坡口角对钢材U肋焊接处的残余压应力影响显著,而顶板厚度和焊件长度对焊接处残余压应力影响不明显。因此用顶板上缘和U肋内侧计算钢材残余应力是最优方案。     

焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理对焊接接头残余应力及疲劳强度的影响

采用焊趾TIG熔修跟随超声冲击处理工艺对SMA490BW钢超微弧焊接头进行处理,对超声冲击前后焊趾熔修区残余应力以及接头4点弯曲疲劳性能进行研究。结果表明:超声冲击后,焊趾熔修区残余应力由拉应力转变为对疲劳强度有利的双向压应力,纵向与横向残余应力平均消除率分别达到116%和158%;超声冲击通过增大焊趾角与焊趾半径,使焊趾熔修区应力集中程度降低22%;超声冲击可使接头疲劳强度提高70%。     

X射线法测定药柱的残余应力

叙述了药柱中残余应力产生的原因,介绍了残余应力的Ｘ射线测试方法及初步的测试结果。表明用Ｘ射线法测试药柱的残余应力,是一种可行的方法。     

圆筒形各向异性材料中的残余应力分析

金属成型加工过程中由于变形不均匀而在成型部件中产生残余应力。在轴对称试样中测定轴向、径向及切向残余应力的准确方法是由Mesnage提出,并由Sachs进一步发展完善的。镗削法可用切削圓筒外表面材料时测得的内表面应变的类似过程进行补充。 本文的工作发展了先前对圆筒形弹性各向异性体材料中(即各向异性体主轴对应于圆筒轴向,径向和切向情况)残余应力分析。此外,本文考虑了具有残余剪应力的情况,这种残余剪应力是由于绕着圆筒轴扭转而产生并存在于圆筒中的。当这种剪应力存在时,残余应力分布的主轴将不平行于圆筒的主轴。     

管廊供热管道焊接环向肋板残余应力研究

为研究管廊供热管道焊接环向肋板残余应力,以其位于塑性和弹性时的应力-应变为理论基础,用极限分析法及弹性分析法验算肋板应力,用Ansys有限元数值模拟,分析温度场与应力场残余应力。结果表明:肋板材料内表面接近焊缝及焊缝区,轴向和环向残余应力呈拉应力,且随肋板与焊缝中心距离增大,拉应力缓慢上升,直至呈压应力,最终至残余应力全部消失;轴向与环向最大残余压应力分别位于距焊缝中心线19、25 mm处,最大值为87、73 MPa。     

结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理

对结构陶瓷磨削表面残余应力的产生机理进行了研究。采用金刚石单颗粒模拟砂轮磨削运动，通过改变切削参数和磨粒形状以真实模拟各种应力单独作用时对残余应力产生的影响，并用Ｘ射线衍射法测试表面残余应力。研究结果表明：陶瓷磨削残余应力主要由挤压应力、切削应力和热应力的综合作用引起；三这三种方法中，切削应力对残余应力的影响最小，挤压应力产生残余压应力，热应力产生残余拉应力。冷却条件显著影响残余应力。     

身管冷径向锻造残余应力的模拟研究

身管是自动武器的核心部件,冷径向锻造是制造自动武器身管的一项新工艺。冷径向锻造后的身管通常需要后续的机械加工,且身管在动态的高温高压载荷下射击,锻后身管中的残余应力将直接影响身管后续加工中的尺寸精度及身管使用时的疲劳寿命。为了预测冷径向锻造身管内的残余应力分布及影响残余应力分布的各参数,建立了模拟身管的冷径向锻造及回弹过程的轴对称模型,得到了回弹后身管内的残余应力分布,并分析了各工艺参数对锻后身管内残余应力分布的影响规律,为进一步控制锻后身管内残余应力的分布提供了参考。     

自紧身管的残余应力再分布

从结构安定性概念出发,通过对影响自紧身管残余应力再分布因素的综合分析,提出高温和温差热应力是控制残余应力再分布的主要因素,给出一个简化力学模型和封闭表达式,与经过不同射击发数的实际火炮身管及若干经不同处理的模拟管残余应力实测结果比较表明,理论与实测结果吻合颇好,具有满意的工程精度。