焊缝屈服强度对SM490A钢焊接残余应力预测精度的影响

基于有限元分析软件MSC. Marc,开发了用于模拟焊接温度场、焊接应力场和应变场的热-弹-塑性有限元计算方法. 以低合金高强度钢SM490A为研究对象,采用移动热源和实测得到的YGT50焊缝与母材高温热物理性能和力学性能数据,数值模拟了SM490A钢单道堆焊接头的焊接残余应力. 并重点讨论了高组配接头焊缝的屈服强度对焊接残余应力的峰值和分布的影响. 结果表明,对于高组配接头,当把焊缝和母材不加区分(等强匹配),两者都采用母材的屈服强度来计算焊接残余应力时,得到的焊缝处纵向残余应力明显低于实测值;当分别采用焊缝和母材的屈服强度来计算焊接残余应力时,得到的焊缝处纵向残余应力与试验值非常接近.     

10Ni5CrMoV钢焊接残余应力研究

焊接结构中较大的焊接残余应力的存在往往导致焊接结构性能恶化.而一般来说.钢的屈服强度越高则往往导致其焊接结构中的焊接残余拉应力越大.本文针对屈服强度近800MPa的高强钢10Ni5CrMoV钢平板堆焊试样的焊接残余应力进行了研究.结果表明,焊接各区域并未出现较大值的焊接残余拉应力,甚至出现压应力.分析其原因,是焊缝与母材的线膨胀系数匹配、焊缝材料在焊接冷却过程中的低温相变所致.     

固态相变对10Ni5CrMoV钢焊接残余应力的影响

10Ni5CrMoV钢属于低合金高强钢,固态相变效应在其焊接热-力耦合分析中不可忽略.固态相变效应表现为体积变化和屈服强度"滞后"现象,通过热膨胀试验测试相变参数,建立固态相变的数学模型,开展了考虑固态相变效应的10Ni5CrMoV钢焊接热-力耦合分析.结果表明,考虑固态相变效应后,焊缝及焊缝附近（相变区域）纵向拉应力大幅度降低,相变区域相邻位置拉应力仍然较高;横向应力的分布状态变化明显,应力峰值变化较小,约为室温屈服强度的25%.应力测试结果与数值模拟结果较吻合,验证了固态相变模型的准确性.     

空冷贝氏体钢的残余应力对屈服强度的影响

测量了贝氏体超强精轧螺纹钢筋正火态和低温回火后的屈服强度,结果表明,正火态的屈服强度值较低,经300℃低温回火后屈服强度提高约230MPa。同时用盲孔法测定了该两种状态下的表层残余应力值,正火态高达270MPa左右,低温回火后表层残余应力降至70MPa左右,正火态低的屈服强度可能与试样内部高的残余拉应力有关;低温回火能显著降低残余应力,有效提高贝氏体超强钢筋的屈服强度。     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

粒状组织和粒状贝氏体的残余应力与屈服强度表达式

用18Cr2Ni4WA钢研究了粒状组织和粒贝的残余应力与屈服强度表达式。结果表明,粒状组织和粒贝形成过程中造成很大的残余应力,在其屈服强度表达式中必须考虑该残余应力的影响,其表达式为: σ_(0.2)=(1-V_(M-A))(σ_(So) σ_(SS) σ_V σ_D σ_G σ_(SG)-100V_(Mσ_(M(S))) V_(M-A)(σ_(So) σ_(SS) σ_V σ_D)     

高温屈服极限对高强钢焊接变形及残余应力影响的仿真研究

由于缺乏材料的高温数据,进行焊接仿真时所取的高温屈服极限通常有差异。采用双椭球热源模型,对某高强度结构钢的高温屈服极限设计了五种方案进行焊接仿真计算,研究了高温屈服极限对焊接变形和残余应力的影响规律。结果表明:高温屈服极限差异对焊接变形与焊接残余应力有不同的影响;高温屈服极限差异对变形影响较大,越靠近焊缝影响越明显;对残余应力影响较小,仅在近缝区的局部区域产生影响。焊接变形与残余应力均随高温屈服取值的增大而增大。     

微屈服强度对残余应力松弛的影响

引入预应力系数概念,研究了循环载荷作用下7075高强铝合金试样表层屈服强度梯度对残余应力松弛的影响。结果表明,在不同的强化工艺下,试样的表层屈服强度与残余应力分布状态相差较大,二者对应力松弛的影响程度也不同;表层压应力与表面强化对抗疲劳特性与抑制表面微观裂纹萌生有利,可作为工程设计的参考。     

不同超声冲击条件对异种钢焊接接头残余应力消除率的影响

分别采用不同的冲击电流(3个)和冲击时间(3个),以这两个参数组合成9组试验参数进行超声冲击后,采用盲孔法检测残余应力.研究结果表明,齿座焊趾经过超声冲击处理后,残余应力消除率为68％～122％.当冲击时间不变时,残余应力消除率会随冲击电流增大而提高,最大增幅低于34％,当电流为3.1 A时可以在表面形成较大的压应力.当冲击电流不变,增大冲击时间时消除率的降幅较小,增幅低于16％.切割头齿座与筒体焊接接头超声冲击处理的最佳电流值为2.7～3.1 A,最佳冲击时间不大于250 s.     

热处理消除Q235钢焊接残余应力机理的研究

对Q235钢焊接件进行不同工艺条件下的退火热处理,采用盲孔法测定了处理后各试件的焊接残余应力,以此为基础分析了热处理温度及时间对消除Q235钢焊接残余应力的作用效果,研究了热处理消除焊接残余应力的作用机理,得出Q235钢在退火处理过程中屈服强度的降低及蠕变后的应力松弛在不同温度下决定了残余应力降低的效果.     

辊式校平过程对船用大尺寸10Ni5CrMoV钢板材初始残余应力的影响

用实验和数值模拟相结合的方法,研究了辊式校平过程对10Ni5CrMoV钢大尺寸船用板材残余应力的影响规律。实验结果和有限元结果的对比表明,大尺寸板材的辊式校平的有限元分析过程可以用平面应变问题来处理,并能保持相当的精度;校平过程对于板材上表面的长度方向应力影响很大。有限元分析的结果表明,校平过程中板材承受反复的拉压,从而在板材表面形成一层关于中性层对称的塑性变形。     

焊接残余应力下氢扩散的数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,开发了一个焊接残余应力作用下氢扩散的耦合有限元计算程序,对湿硫化氢环境下16MnR钢液化石油气球罐焊接接头焊态残余应力诱导氢扩散的分布规律进行数值模拟,并与无应力状态下的氢扩散进行了比较,为掌握焊接接头氢致开裂的判据打下基础.结果表明,在焊接残余应力作用下,氢向高应力区富集,经过一段时间后,达到稳定.在热影响区附近,形成一个氢浓度低谷,两侧分别形成浓度梯度界面和应力梯度界面,能够诱导氢向高应力区长程扩散.     

用瞬间热源模拟Q390高强钢厚板多层多道焊T形接头的焊接残余应力

文中以钢结构中常用的厚板T形接头为研究对象,建立有限元模型,采用所开发的瞬间热源模型,对板厚为30 mm的Q390高强钢多层多道接头的焊接残余应力进行了数值模拟,并与移动热源模型的计算结果进行对比.同时,采用瞬间热源模型,探究了有限元网格密度对焊接残余应力的计算精度和计算时间的影响.此外,采用盲孔法实测了T形接头的焊接残余应力.结果表明,采用所开发的瞬间热源模型,不仅可以保证焊接残余应力有较高的计算精度,而且还可以大幅度缩短计算时间.比较发现,采用瞬间热源模型时,焊缝长度方向的网格大小对计算结果的影响很小,采用粗网格可进一步缩短计算时间.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

焊接残余应力数值模拟研究技术的现状与发展

在焊接过程中产生的动态应力应变及随后形成的残余应力，是导致焊接裂纹和接头性能下降的重要因素。因此，焊接残余应力一直是人们关注的热点问题。结合焊接残余应力的研究方法与手段。介绍近年来固内外关于焊接残余应力的研究现状与发展。     

超声冲击改善6061铝合金焊接残余应力的数值模拟

运用ANSYS有限元软件对无应力和存在焊接残余应力的6061铝合金试板的超声冲击过程进行了数值模拟,并和实测结果进行了对比.结果表明,对于无应力试板,冲击中心表面为压应力,周围为拉应力;在冲击中心沿板厚方向,应力状态逐渐由压应力转变为拉应力,随冲击过程的进行,材料整体应力水平不断提高;对于存在焊接应力的试板,增加载荷位移,冲击区域的应力降幅也随之增大,最大拉应力逐渐向母材区转移且其峰值也不断下降,应力降幅符合实测结果.