由应力集中引起的孔边塑性变形对小孔松弛法测定焊接残余应力精度的影响及其修正方法

目前,小孔松弛法测定焊接残余应力在推广使用中的主要问题是如何提高其测量精度。标定试件一般是在拉应力σ≤1/3σ_s时确定常数,然后进行实测。我们认为,当残余应力较大时,按弹性范围的标定常数测取残余应力必然产生误差。残余应力越大,误差越大,当σ接近σ_s时,在本文标定中确定的测量误差为19％。文章对如何进一步提高测量精度进行了新的探索,着重对由于孔边应力集中引起的孔边塑性变形而产生的测量误差作了研究。发现当σ>1/2σ_s时测得的释放应变ε是由纯弹性释放应变ε_e和孔边塑性变形的影响ε_p所组成。计算时应在ε中减去ε_p,即用ε_e算得的残余应力才是真值。本文采用修正方法用ε_e代替ε,在σ接近σ_s时,其测量误差已降至2％以下,从而提高了小孔松弛法测定焊接残余应力的精度。     

用小孔松驰法测量焊接残余应力几个问题的研究

在小孔松驰法实验研究的基础上，本文从理论上分析了由于某些因素产生的塑性应变对测量焊的构件及特殊堆焊窄板残余应力的影响，诸如钻削应变、孔边应力集中及孔距边距尺寸等，本文研究成果不仅有利于提高小孔松驰法的测试精度及扩大其应用，而且为进一步研究焊拉残余应力对焊接构件承载力和疲劳断裂性能的影响提供了可靠的实验依据。     

U肋焊接残余应力数值分析

由于钢桥面板与U肋对接处经常发生疲劳破坏,对该结构进行数值分析研究。通过数值模拟对焊接结构的残余应力进行估算与分析,建立ANSYS有限元模型,采用生死单元技术及APDL循环模拟热源的输入。通过计算分析,得到结构温度场及应力场的变化过程与残余应力的分布情况。分析结果显示:钢桥面板与U肋间的焊缝区残余拉应力达到材料的抗拉强度屈服值,而焊接残余压应力相对较小。     

芜湖长江大桥整体节点焊接残余应力的研究

采用盲孔法来研究焊接整体节点的残余应力，结果表明：４４ｍｍ板等厚截面对接所引起的残余应力数值最大，为２６６．８ＭＰａ，采用一薄一厚的截面对接，即节省了材料，又减少了残余应力峰值。     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响．结果表明：构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同．在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58．3％和54．6％．     

钢箱梁焊接残余应力的计算机数值仿真分析

利用大型通用有限元软件ANSYS,基于焊接残余应力的形成机理,提出了一种预测钢箱梁焊接残余应力的计算机数值仿真分析方法,并验证了所用数值方法的可行性,方法可应用于实际工程设计。     

T型接头焊接残余应力的有限元模拟

本文基于通用商业有限元ANSYS对T型接头焊接残余应力场进行模拟分析,克服了实验测量方法等缺点,对科学研究和工程实际都具有重要意义。     

30CrMnSiA钢构件焊接残余应力的分析

本文对30CrMnSiA钢制造的飞机主起落架的半轮叉进行了X射线应力测试研究,测定了不同焊补工艺所产生的残余应力值,以及该材料的X射线应力测定常数K_2值。结果表明:(1)残余应力是30CrMnSiA钢构件产生裂纹的主要原因之一:(2)补焊前预热、焊后紧急后热可显著降低残余应力,不必再进行低温回火处理。     

焊接顺序对高速列车侧墙焊接残余应力的影响

按实际加工工艺,基于有限元软件SYSWELD,采用有限元热弹塑性分析方法和Fortran语言对焊接热源进行二次开发,获得了所需要的热源,并通过实验验证了热源模型的准确性.在此基础之上,通过分析高速列车CRH380B侧墙焊接残余应力分布规律和焊接顺序对于侧墙焊接残余应力的影响,得到了侧墙焊接最优方案,为企业实际生产中的降低焊接残余应力方案选择提供了依据.     

利用磁弹性法测量快运货车转向架焊接构架残余应力的试验研究

利用磁弹性法测定了１２０Ｋｍ／ｈ快运货车转向架焊接构架用１６Ｍｎ钢的磁声特性曲线,并以此作为基础对构架５种工况下的焊接残余应力进行了现场测试,得到了构架上残余应力的分布规律,并对测试结果进行了比较。     

6061-T6铝合金构件焊接残余应力分布

针对国产TIG焊接成型的6061-T6铝合金箱形构件的残余应力分布,采用ABAQUS有限元软件,研究其残余应力的分布规律.选用温度-位移耦合C3D8T单元,建立残余应力分析的有限元模型,获得6061-T6铝合金TIG焊接成型的箱形构件的残余应力值,经盲孔法实测验证有限元方法的可靠性.有限元模拟结果表明,TIG焊接成型的6061-T6铝合金方形构件的残余应力总体呈U型分布,应力峰值位于构件角部,谷值位于板件中部;残余应力影响范围及峰值与板厚有关.     

履带板加热器消除焊接残余应力的试验研究

测试了履带板加热过程中温度沿钢板厚度方向的分布，并用小孔释放法测试了补焊试板在焊态、经履带板加热以及炉内加热后残余应力的分布．结果表明，履带板加热时所需加热时间较长，但温度沿试板厚度方向梯度小，截面温度分布均匀；履带板加热器消除焊接残余应力效果与炉内加热相当．     

金属焊接毛坯冲压成形残余应力的试验研究

论述了焊接，冲夺加工中残余应力的产生过程，测试了金属焊接毛坯冲压成形的残余应力，并对试验结果进行了分析。     

用X射线法研究焊接残余应力的分布

用X射线法测定焊接残余应力,目前仍处于研究阶段。本文通过大量实验证实:只要工件表面处理得当,各项参数选择合理,这种方法是完全可行的,与其他测试方法吻合较好。通过试验得出了沿焊缝线上及垂直于焊缝各截面上的纵向应力与横向应力分布规律,为进一步研究焊接残余应力分布规律,提供了依据。     

磁测法测试钢结构桥梁的焊接残余应力

磁测法是基于铁磁材料压磁效应的应力测量的一种新方法,对这种方法的原理进行了介绍,并通过在3个观音岩长江大桥足尺比例构件试验研究中,对焊接完成后的焊缝应力和超声波冲击后的焊缝应力采用磁测法进行了测试。测试结果表明,在熔透焊缝中,平行和垂直焊缝方向都存在着相当大的焊接残余应力,很多测点应力已经接近钢材的屈服强度;局部构造设计对于防止焊接应力集中有着重要的意义;超声波冲击对消除焊缝残余应力效果明显,磁测法能方便有效地测试出桥梁钢构件的焊接应力,为人们了解桥梁复杂节点的焊缝应力的分布状况,掌握消除焊缝残余应力工艺处理后的效果情况,提供了切实可行的测试手段,是一种测试灵敏度高、测试系统简单、操作灵活的很具发展前景的焊缝应力测试方法。     

钻孔法测定焊接残余应力时的塑性释放应变

用钻孔法测定焊接残余应力时，孔边塑性变形对测量精度有很大影响，本文对孔边屈服过程进行了研究，克服了以往在误差修正方法中的缺点，确定了塑性释放应变εｐ与主应力σｉ、σ２和主方向角β的函数关系，用以修正孔边塑性变形引起的测量误差，使得在二维应力状态下的测量误差降至２％以下。     

基于模态试验的驱动桥壳焊接残余应力预测

针对传统的驱动桥桥壳焊接残余应力测试比较复杂的情况,提出一种基于模态试验的焊接残余应力预测方法。以某乘用车驱动桥桥壳焊接件为研究对象,通过残余应力测试试验与模态频率测试试验,获取驱动桥壳残余应力与模态频率的对应关系,建立其拟合方程。试验表明:驱动桥壳的残余应力直接影响其模态频率,该方法为驱动桥焊接生产的无损检测提供了一种较可靠的方法。     

顶板-U肋焊缝焊接残余应力的分布特征分析

为研究顶板-U肋焊缝焊接残余应力的分布特征,利用ABAQUS有限元软件建立顶板-U肋足尺模型,采用生死单元法和热力耦合分析法对焊接过程进行模拟,明晰结构整体残余应力分布。研究结果表明：在增大焊接有效功率后可增大焊缝熔池面积,但功率过大会导致焊根烧穿,为获得合理有效的功率应将电流控制在300 A、电压控制在30 V左右;顶板-U肋纵向残余应力在焊缝及近焊缝区域为拉应力,远离焊缝区域为压应力并趋近于0。横向残余应力在焊根、焊趾处数值最大,相应部位存在疲劳开裂风险,近焊缝区域焊根应力大于焊趾应力,远焊缝区域焊趾应力大于焊根应力。基于分析结果,总结顶板-U肋焊缝各部位残余应力分布的特征规律,研究结果可为顶板-U肋焊接参数的优化设计与残余应力调控提供参考。     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。     

焊接残余应力对钢框架侧板加强型节点应力分布的影响分析

以钢框架侧板加强型梁柱连接节点为研究对象,以ANSYS非线性有限元为手段,采用"生死单元"方法模拟梁柱翼缘连接处的施焊过程,分别就是否考虑焊接残余应力的两种情况,对侧板加强型节点的应力云图以及沿3条指定路径的应力分布进行了比较。可以看出,焊接残余应力的存在使得节点的应力分布更为复杂,且对梁柱翼缘连接处附近应力分布的影响较为明显。