超声冲击消除高强钢焊接残余应力的数值模拟研究

焊接残余应力会对结构的力学特性带来不利的影响,而超声冲击能较有效地消除大型焊接结构残余拉应力,起到大幅增加结构疲劳强度的作用。该文首先采用热弹塑性方法对超声冲击前的高强钢平板焊接残余应力进行分析,然后采用瞬态动力学方法对焊接残余应力的超声冲击消除进行三维仿真研究,最后对超声冲击前后残余应力的数值计算结果与试验结果进行对比分析研究。由分析结果可知:超声冲击前高强钢平板焊缝附近存在较大的残余拉应力,呈双峰分布;超声冲击后较大的残余拉应力转化为残余压应力;数值模拟结果与试验结果相一致。并且,平板厚度方向的应力经过超声冲击后表现为应力的均匀化。文中研究结果可为高强钢大型焊接结构超声冲击消除残余应力进行合理评估和后续进行相关力学特性研究提供理论基础和技术支撑。     

高强度钢焊接腔体的残余应力消除方法

固定船用动力蓄电池的高强度钢焊接腔体对成型尺寸精度要求较高,但焊接过程产生的残余应力,对焊接腔体的尺寸精度、使用寿命等产生较大的影响.本文从残余应力的产生、测定、消除等方面进行了研究,为高强度焊接腔体在实际生产中残余应力的消除提供参考.     

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.     

潜艇结构的焊接残余应力研究现状

潜艇结构在焊接过程中产生的残余应力是关系到结构安全的重要指标.由于焊接是一个涉及到热、力、冶金等多学科的极为复杂的过程,要对其进行准确预测十分困难.本文首先对与潜艇相关的厚板、环焊缝和压力容器焊接残余应力的技术现状及存在的主要问题进行论述;然后介绍潜艇焊接残余应力的试验和模拟;并对残余应力影响潜艇结构疲劳强度和稳定性以及潜艇结构残余应力消除技术等方面进行了详细论述和总结;最后指出了一些尚待进一步研究的问题.     

锥柱结构焊接残余应力及超声冲击消除的研究

随着高强钢潜艇锥柱结构的广泛应用,影响结构性能的焊接残余应力的测量和残余应力消除的技术备受关注。采用X射线衍射技术对高强钢潜艇锥柱结构内外壳的轴向焊接残余应力进行无损检测。内壳轴向残余应力的分布在焊缝两侧呈双峰形态,均为拉应力,而后随着与焊缝距离的增加,残余应力快速降低;而外壳轴向残余应力在锥端焊趾部分达到最大残余压应力值。还进行了超声冲击消除焊接残余应力前后的对比试验。试验结果表明,超声冲击处理对降低焊缝及近焊缝区的残余应力有很大的益处,残余拉应力经冲击处理后转变为对疲劳强度有利的较大幅值的压应力。     

焊后消除应力热处理工艺在海洋结构物制造中的应用

焊后消除应力热处理工艺在海洋工程结构物制造领域得到了广泛的应用，特别是壁厚超过50mm的结构，焊接造成的残留应力的影响极大，通过这种工艺将残留在焊道中的应力尽量减少甚至消除从而保证了焊接质量和结构寿命。因此，焊后消除应力热处理工艺成为释放钢结构焊接构件中残留应力的最为广泛和有效的方法，在海洋工程导管架建造过程中受到了各方的关注和重视。     

船体焊接接头的拘束度及其对冷裂缝的影响

前言在用低合金高强钢制造船体结构时,如何防止焊接裂缝是一个重要课题。在生产实践中,大家知道,焊接接头的刚性越大越容易产生裂缝;用以防止焊接裂缝的预热温度同接头的刚性大小也有关系。但在过去,对焊接接头的刚性只有定性的概念,而缺少定量的方法,因此在生产实践中,迫切要求解决如下问题:对实际的焊接接头的刚性进行定量评定,以确定在不同刚性水平下某钢种产生冷裂缝的倾向。所谓“拘束度”,就是具体用来评定焊接接头刚性大小的一个力学参量,它对定量研究焊     

钢焊接时产生冷裂缝倾向的鉴定法

据苏刊《焊接生产》1986年№3报道,焊接冷裂缝的发生或然率可用待试验的试样在不限定的时间内能经受的应力的最大值来评定.采用这种方法是将焊接后试样处于一个不变的负载状态,并按给定的变形速度进行试验.     

船体分段钢结构焊接过程仿真

通过有限元与神经网络相结合的方法，模拟了船体上层建筑、舷侧分段钢结构典型部位的焊接过程，并对其温度场、位移场进行了仿真，分析了组焊工序、焊接工艺参数对上述分段钢结构焊接变形的影响。研究结果表明，采用有限元与人工神经网络相结合方法，可以快速分析、预测船舶钢结构的焊接变形，且仿真结果与实焊数值能较好吻合。并分析出影响船体分段钢结构焊接变形的主要因素是钢板拼焊后产生的残余应力，增加消除焊接应力工序，可以明显降低船体分段钢结构焊后产生的变形量。     

爆炸处理消除焊接残余应力

介绍目前爆炸处理消除焊接残余应力的研究与应用现状，主要包括爆炸处理消除焊接残余应力机理的研究，爆炸冲击波对材料力学性能的影响，爆炸处理消除焊接残余应力工艺的研究及其在工程中的应用，分析了其相对于传统残余应力消除方法的优势。     

降低FPSO含裂纹焊接结构应力集中系数的焊接修理形状的研究

对焊缝处出现的裂纹进行焊接修理,以阻止其进一步的扩展,这一方法能够有效地延长FPSO焊接结构的疲劳寿命.考虑到应力集中而造成的疲劳寿命的降低,要谨慎选取焊接修理所采用的形状和尺寸,避免产生过高的应力集中.在本文中,研究了不同几何形状和尺寸的二维焊接修理切口的应力集中系数,如抛物线型和椭圆型等,并与相类似尺寸的U型切口进行了比较.当切口的表面半宽长于其深度时,椭圆型的裂纹修理切口具有更低的应力集中系数.将椭圆型的焊接修理形状用于补板与纵骨的连接处,以计算进行焊接修理消除裂纹后结构的最大主应力.结果表明,在消除产生的裂纹以后,含焊接修理切口的结构可以恢复到初始的应力状态.     

热处理对800 MPa级钛合金对接焊平板残余应力影响的数值模拟

钛合金具有高强耐蚀、易焊等优质性能,广泛用于潜艇、深潜器等潜水器的受力构件及耐压耐蚀壳体。在焊接过程中,会不可避免的产生焊接残余应力,较大的焊接残余应力会影响焊接结构的安全性能,而焊后热处理能够有效减少焊接残余应力。本文首先采用数值模拟的方法对TC4对接焊平板热处理前后的残余应力进行计算,通过与试验结果进行对比研究,验证有限元数值模拟的合理性;然后采用该数值模拟方法研究Ti80对接焊平板多层多道焊的整个焊接过程以及焊后热处理方法。结果表明,焊后Ti80对接焊平板表面具有较大横向和纵向残余拉应力,通过热处理工艺后,残余拉应力得到明显降低。因此,通过焊后热处理方法可以在很大程度上降低对焊接结构力学性能可能产生的不利影响的残余拉应力。     

热处理对800 MPa级钛合金对接焊平板残余应力影响的数值模拟

钛合金具有高强耐蚀、易焊等优质性能,广泛用于潜艇、深潜器等潜水器的受力构件及耐压耐蚀壳体。在焊接过程中,会不可避免的产生焊接残余应力,较大的焊接残余应力会影响焊接结构的安全性能,而焊后热处理能够有效减少焊接残余应力。本文首先采用数值模拟的方法对TC4对接焊平板热处理前后的残余应力进行计算,通过与试验结果进行对比研究,验证有限元数值模拟的合理性;然后采用该数值模拟方法研究Ti80对接焊平板多层多道焊的整个焊接过程以及焊后热处理方法。结果表明,焊后Ti80对接焊平板表面具有较大横向和纵向残余拉应力,通过热处理工艺后,残余拉应力得到明显降低。因此,通过焊后热处理方法可以在很大程度上降低对焊接结构力学性能可能产生的不利影响的残余拉应力。     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

热处理低合金钢焊件的焊后不回火

通过十字接头抗裂试验、插销试验、焊缝金属内扩散氢含量分析、焊接残余应力和热影响区性能试验，及其理论分析后指出，经淬火和低温回火处理的低合金钢，处理高硬度状态下焊接，控制钢内Ｓ、Ｐ杂质含量是十分重要的，当焊缝“非等强”组配时，合理选用奥氏体焊接填充材料，焊后可不回火热处理。     

港机结构件焊接残余应力的调控与消除

简要分析了港机主要结构件制造中焊接残余应力的形成过程，并对常用的调控和消除焊接残余应力的工艺措施所依据的原理作了评述。研究试验结果表明，用减低自重拘束法该法可明显降低中厚钢板对接接头上的焊接残余应力。     

船体板架纵骨错位对焊接变形及应力的影响

在船体板架的焊接工序中,由于制造误差产生的纵骨错位问题对焊接过程及焊接质量产生不利影响。以典型船体板架为例,在纵骨强制对齐的基础上采用顺序耦合的热弹塑性有限元法对其焊接过程进行数值仿真分析,研究纵骨错位量对焊接变形和应力的影响规律。结果表明,随着错位量的增加,错位纵骨两侧板格焊接变形分布的不对称性逐渐增强,左右两侧板格变形差值最大可增加3.7倍,且当错位量一定时,外板厚度越小纵骨错位的影响越大。此外,纵骨强制装配产生的应力与板架焊后残余应力均随错位量的增大而增加,当错位量为10 mm时,残余拉应力与压应力分别是纵骨未错位情况下的4.4倍与4.9倍。     

大型角焊缝焊接应力的试验研究

大型角焊缝焊接应力难以控制，特殊钢材的选用更加大了焊缝的裂纹倾向性。为防止焊缝裂纹的产生，实际焊接前，对角焊缝的应力进行了试验研究。本文介绍试验原理和方法，在试验的基础上，得到各材料参数用于有限元计算，又对焊接应力进行无损检测。检测结果与计算结果符合较好，说明材料参数比较准确，进而说明试验方法合理，结果可靠。     

潜艇壳体焊接残余应力的测量

在用高强度钢建造潜艇壳体过程中经常出现焊接裂纹,它严重地影响了潜艇的质量,危及潜艇的安全。焊接裂纹的出现,除与壳体的材料质量、建造工艺、设计的合理性有关外,还与焊接过程中必然产生的焊接残余应力的大小有密切的关系。焊接残余应力的影响不仅可能促使产生焊接裂纹,还可能在与外加应力叠加后改变壳体的承载能力,并可能促进应力腐     

木材干燥终了处理节能措施

当木材干燥将要结束时,表面与内部具有水分梯度。内部产生张应力,外部产生压应力。如不及早消除,木材纤维将会受到破坏,产生开裂缺陷。消除应力的一般方法是实行终了处理。为了节约能源,将高温度差工艺改为关闭加热器和进排气道、打开喷蒸管的无温度差终了处理。处理后,在干燥炉或冷却间放置2～3天,对落叶松板材裂纹的愈合及减少变形有好处。试验表明:采用无温差处理,不仅可以提高