振动时效对焊接构件材料性能的影响

1 消除残余应力的振动时效方法 构件被焊接时,在焊缝处的残余应力有时会高达材料的屈服极限。残余拉应力的存在能降低构件的工作强度;影响构件尺寸的精度;加速构件的疲劳破坏;使材质局部变脆,往往是裂纹发生和构件破坏的根源。因此残余应力的存在对构件来说无疑是一种潜在的危险。 多年来人们采用了各种方法进行消除残余应力处理。近年来用振动处理消除残余应力的方法──振动时效得到普遍重视。它是将激振器安放在结构或构件上,用共振频率对构件施加一定时间的激振,即可降低残余应力的(20-80)%,使残余应力得到消除或均化。该方法简便,经济,…     

一种新的残余应力评估方法

对具有焊接残余应力构件进行了理论和实验研究．研究结果表明，有焊接残余应力存在时，构件的各阶固有频率增加，高阶频率受残余应力的影响比低阶频率大，随着阶数的增加，频率绝对变化越大．在此基础上，提出了一种利用构件固有频率变化评估残余应力的方法．     

振动焊接对焊缝力学性能影响

采用试件和结构件进行了大量的对比试验,分析研究了振动焊接对构件焊缝区残余应力、断裂韧性、疲劳寿命等力学性能的影响。结果表明,振动焊接可以降低焊缝表面的残余应力,改善焊缝区的微观组织,提高焊缝处的断裂韧性,提高试件和结构件焊缝的疲劳寿命。     

边界元辅助二维焊接残余应力求解的探讨

提出了边界元辅助二维焊接残余应力求解的方法，该方法用构件的边界位移量──焊接变形来求解焊接残余应力．编制了相应的计算程序，通过两个算例，验证了此方法的可行性．     

边界元辅助焊接残余应力计测的实验验证

借助边界积分方程的离散形式边界元（ＢＥＭ）技术,建立了一种利用焊接构件的边界位移量焊接变形的测量值来求解焊接残余应力分布的无损计测方法．并用应力释放法测量二维焊接残余应力的实验,验证了方法的可行性．     

大型压力容器波动时效机理的动力学

阐述了压力容器中焊接残余应力产生的原因、危害及振动时效的机理,由于振动时效中激振设备的激振频率太低,不易使大型压力容器产生共振,故时效效果不明显·波动时效法是利用移动激振力使构件在共振范围内产生共振,当波动应力与残余应力的叠加值大于材料的屈服极限时就达到消除残余应力的目的·从动力学方面对波动时效的机理进行了分析,给出了波动共振条件既当波动振动的激振力频率ω等于构件的固有频率加上或减去旋转角速度与节径数的乘积时,将使构件产生共振·以悬臂圆柱壳为例,计算了固有频率及轴向波动应力并与实验值进行了对比,结果表明波动时效法可以使大型压力容器中的残余应力得到降低·     

超载拉伸消除焊接残余应力的计算机模拟

焊接件内部总是存在着较大的残余应力,对焊接件的承载能力和抗腐蚀性能有很大影响,本文采用弹塑性有限元方法对超载拉伸消除焊接残余应力过程进行了数值模拟．对三种拉伸载荷下的宽板和窄板两种模型进行的模拟结果表明：拉伸载荷越大,残余应力消除得越好,但是也不能通过一味地增大拉伸载荷来得到较好的残余应力消除效果,而必须同时考虑材料的塑性储备、构件允许的变形量及构件允许的残余应力等,以防过量变形使构件脆断的危险性增大．     

高强度Q460钢焊接截面高温作用后残余应力

为了得到高温作用对高强度Q460钢焊接截面残余应力的影响,采用电炉对高强度Q460钢焊接H形和箱形截面构件进行升温后自然降温.采用切条法测试构件降温后残余应力的分布作为对比,测试了未升温试件的残余应力.试验得到了高温后焊接H形和箱形截面残余应力数值和不同温度后残余应力降低系数.采用有限元软件ANSYS分析了残余应力的降低对高温下Q460钢柱承载力的影响.研究表明:高温作用对焊接残余应力影响较大,升温温度越高,残余应力降低越大.残余应力的降低对高温下Q460钢柱的承载力产生明显影响,与不考虑残余应力变化相比,钢柱的承载力设计值可提高10%左右.     

厚板焊接接头残余应力和损伤分布的研究

对典型焊接方法下的厚钢板构件焊接性能进行实验和数值模拟研究.首先采用磁弹仪获得MP-σ标定曲线,通过磁弹性法测量得到厚钢板焊接接头残余应力;然后基于ABAQUS及其子程序DFLUX,模拟了厚钢板对接焊接全过程.对比数值模拟和实验结果表明:构件焊接接头纵向应力大于横向应力;沿Y轴的纵向焊接残余应力随着板厚度的增加而增加,厚度小于60mm焊件增加尤为明显.此外,本文耦合了焊接过程中的温度场、应力场,并考虑了积累损伤的影响,完成了焊接构件在低周往复荷载作用下的计算分析,结果表明,在低周往复荷载作用下焊接构件中的残余应力对累积损伤分布有较大影响.     

球磨机轴头焊接残余应力的测量与分析

论述了盲孔法的实验原理及其对振动时效处理前后的球磨机轴头焊接残余应力实验过程，揭示了振动时效处理降低和均化大型焊接件焊接残余应力的效果。     

GH4169合金惯性摩擦焊接头的高温持久性能

通过显微硬度、SME和TME对直接时效态和固溶态的GH4169高温合金惯性摩擦焊接头焊态和焊后时效态的高温持久性能进行了分析。结果表明，对于上述两种合金在焊态下焊接接头的显微硬度出现明显的软化现象，经焊后时效处理，焊接接头的显微硬度分布较为均匀，并以焊合区的显微硬度最高。高温持久实验表明，经焊后时效处理的上述两种合金都呈现出典型的韧性断裂，并以直接时效态的ZSGH4169高温合金焊后＋时效惯性摩擦焊接头的高温持久性能量佳，并高于直接时效态的母材。     

频谱谐波时效在气田橇装设备中的应用研究

橇装设备能够缩短气田建设周期,降低建设成本.介绍了频谱谐波时效技术,分析了其相比热时效的优势,试验了其在橇装设备中的应用,经残余应力检测表明频谱谐波时效对消除撬装设备焊缝应力是有效的.频谱谐波时效处理橇装设备可以避开二次组装,减少工作量,缩短项目工期,节约能耗和安装成本,值得大力推广.     

焊接工艺参数对锚拉管焊接残余应力的影响

为了实现不同焊接工艺参数下残余应力的预测,进一步优化相应的焊接工艺,采用数值模拟与试验对比方法研究锚拉管焊接残余应力.利用有限元软件ANSYS模拟T形焊接试件残余应力并与实测应力值作对比,验证了数值方法的准确性.在此基础上,对不同的焊接电压、电流和速度等焊接工艺参数下的锚拉管残余应力进行数值模拟和对比分析.结果表明,锚拉管焊接残余应力与焊接电压、电流呈正相关关系,焊接电流对焊根处纵向残余应力峰值影响较大;与焊接速度呈负相关关系,速度越大,沿焊缝方向上的纵向残余应力明显减小,分布更加均匀,当达到5mm/s时,会出现锚拉管未完全焊,应力峰值位置发生偏移的情况;焊接速度可作为主要的控制参数.基于分析结果,提出锚拉管断面纵向残余应力分布简化模型,以便给锚拉管焊接残余应力研究提供参考.     

热处理状态和工艺顺序对铝型材弯曲回弹的影响

采用实验和数值仿真相结合的方法研究了材料热处理状态和工艺顺序对6063铝型材弯曲回弹的影响规律和机理.结果表明:型材绕弯变形区内外层材料分别为压应力和拉应力起主导作用,中性层附近材料为明显的拉-压两向应力集中区.外力卸载后,中性层存在很大的残余拉应力;挤压态型材经人工时效处理后绕弯成形回弹角将会变大.且随着人工时效时间的延长,内外侧材料最大拉压应力差变大,回弹角逐渐增大;弯曲型材后续经人工时效或电泳烤漆处理,产生二次回弹.且弯曲角度越大,热处理后回弹角会增大.进一步延长人工时效时间,弯曲型材的回弹角基本不变;弯曲型材的三种成形工艺顺序方案中,挤压态型材先经冷弯成形再紧接着进行人工时效和电泳烤漆处理总的回弹角最小.     

混合钢U肋加劲板焊接残余应力影响因素分析

建立三维热弹塑性有限元模型,对混合钢U肋加劲板的焊接温度场和应力场进行模拟,并应用盲孔法残余应力测试试验验证了该数值模拟方法的正确性.应用经验证的焊接残余应力数值模拟方法,研究散热系数、焊接有效功率、熔池面积大小、焊接速度变化对混合钢U肋加劲板焊接残余应力分布与大小的影响.结果显示,焊接有效功率对混合钢U肋加劲板的残余应力分布的影响最大,其次为熔池面积及焊接速度,散热系数影响很小;母板和U肋的残余拉应力和残余压应力大小、残余拉应力区分布宽度、母板残余拉应力合力和残余压应力合力,与焊接有效功率和熔池面积大小成正比变化,与焊接速度成反比变化;而U肋残余拉应力合力和残余压应力合力,与焊接有效功率成正比变化,与熔池面积大小和焊接速度成反比变化.     

汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析

汽车驱动桥壳焊接过程中复杂的温度场与焊接残余应力分布使桥壳产生了较大的焊接变形，利用CATIA建立桥壳三维模型， 使用Simufact Welding软件对其焊接温度场和焊接残余应力及焊接变形进行模拟分析，研究了装夹条件对桥壳焊接变形及焊接残余应力的影响.结果表明:桥壳焊接变形以桥壳两端向焊缝方向收缩翘曲变形为主，最大值为11.63mm，桥壳焊缝的焊接残余应力以桥壳轴向方向的拉应力为主.在桥壳焊接冷却阶段，延长夹具对桥壳的约束控制时间(600s)可以有效地减少桥壳的焊接变形及焊接残余应力，与桥壳焊接的全自由冷却(保持夹具对桥壳的冷却控制时间30s)相比，桥壳焊接变形减小了20%~26%.     

K型管节点焊接残余应力及其对应力集中系数的影响

采用有限元软件ANSYS,以K型管节点为研究对象,利用生死单元技术,模拟焊接过程和退火处理过程,研究管节点的焊接残余应力,得到焊接温度场和应力场的分布。分别对考虑焊接残余应力与不考虑焊接残余应力而只考虑焊缝对结构影响的管节点模型施加轴向载荷,计算这两种模型的热点应力集中系数,得到焊接残余应力对管节点应力集中系数的影响。结果表明:对焊接管节点进行退火处理可以显著降低焊接残余应力,降低发生变形和断裂失效的风险,大幅度提高管节点的安全性能;管节点结构中热点位置及热点应力集中系数与尺寸参数、载荷类型、加载方式、焊缝结构等有关。     

高强度桥梁钢Q460q焊接应力场的数值模拟研究

以高强度桥梁钢Q460q对接接头为研究对象,运用ANSYS有限元分析软件,对焊接过程的应力场进行了三维实时动态数值模拟,得到了Q460q钢板在不同焊接速度下焊缝区的瞬态应力场。提出了可行的三维焊接应力场的动态模拟分析方法,为优化焊接结构工艺和焊接规范参数提供了理论依据和指导。模拟计算结果表明,三层焊接的最佳焊接工艺参数为:焊接速度5.2 mm/s,焊接热功率分别为15 000,16 500,18 000 W。     

不锈钢吊架主梁结构焊接应力与变形控制工艺研究

该文针对金川公司生产过程中不锈钢结构焊接存在导热率低、热膨胀系数大,焊接过程中产生焊变形和焊接应力的倾向较大现象进行分析,焊接时采取严格工艺措施,能有有效控制焊接变形,减小焊接应力的存在。     

锚拉板式索梁锚固结构焊缝抗疲劳性能研究

以组合斜拉桥锚拉板式索梁锚固结构为对象,进行1∶2.5的锚拉板式索梁锚固结构缩尺模型疲劳试验,并采用MSC Marc有限元软件建立有限元模型进行数值模拟,研究了锚拉板式索梁锚固结构中锚拉板的应力分布规律及疲劳性能.结果表明,锚拉板式索梁锚固结构关键部位为锚拉板与加劲肋、主梁顶板间连接焊缝处,以及锚拉板中部开口附近部位;循环加载过程中的动应变时程曲线和静载时测点应力-荷载曲线均基本呈线性关系,静载时测点的Von Mises应力、测点应力-荷载曲线均不随荷载循环次数发生变化,锚拉板试验模型处于弹性工作状态;200万次疲劳试验后,整个试验模未出现裂纹和异常现象;该锚拉板式索梁锚固结构所有焊缝的应力幅小于BS5400规定的容许疲劳应力.