本文選題：焊接殘余應(yīng)力　切入點(diǎn)：高強(qiáng)鋼　出處：《哈爾濱理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：焊接殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度和壽命的影響一直是焊接結(jié)構(gòu)可靠性研究關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容,但相關(guān)研究主要依據(jù)試驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)曲線,為了實(shí)用性且使問題簡單化,根據(jù)Gurney T R《焊接結(jié)構(gòu)的疲勞》一書的近似理論,人們用材料屈服強(qiáng)度值及其向下擺動(dòng)一個(gè)應(yīng)力幅的數(shù)值分別作為實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上、下限來描述焊接結(jié)構(gòu)的載荷特征,用以描述殘余應(yīng)力對焊接結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度的影響,但材料的理想彈塑性的假設(shè)、加載方向和加載應(yīng)力范圍的不明確,其適用性和適用范圍有必要進(jìn)行進(jìn)一步的研究。本文針對屈強(qiáng)比為0.922的590 MPa級高強(qiáng)鋼10Cr Ni3Mo V靜載力學(xué)性能和疲勞性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,并采用有限元方法對其等匹配對接接頭焊接過程和焊后循環(huán)加載過程進(jìn)行了模擬,研究了高強(qiáng)鋼等匹配對接接頭焊接殘余應(yīng)力的分布特征和不同應(yīng)力比、不同循環(huán)載荷施加方向及不同載荷范圍條件下循環(huán)載荷對焊接殘余應(yīng)力衰減的影響,及焊接殘余應(yīng)力對平板對接接頭實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的影響。研究發(fā)現(xiàn):1.有限元計(jì)算獲得的高強(qiáng)鋼10Cr Ni3Mo V的平板對接接頭焊接殘余應(yīng)力分布規(guī)律與普通低碳鋼對接接頭相同,縱向殘余應(yīng)力峰值達(dá)到材料屈服強(qiáng)度值。2.各種條件下的外載荷施加均引發(fā)對接接頭內(nèi)部應(yīng)力的重新分配,卸載后殘余應(yīng)力峰值均發(fā)生不同程度衰減;其中,應(yīng)力比為0的縱向加載的縱向殘余應(yīng)力衰減量均遠(yuǎn)大于應(yīng)力比為-1。而橫向加載時(shí)殘余應(yīng)力的衰減量與應(yīng)力幅有關(guān),循環(huán)應(yīng)力幅低于屈服強(qiáng)度時(shí),應(yīng)力比為-1的縱向殘余應(yīng)力衰減量均遠(yuǎn)大于應(yīng)力比為0;循環(huán)應(yīng)力幅大于屈服強(qiáng)度時(shí),應(yīng)力比為0的縱向殘余應(yīng)力衰減量均遠(yuǎn)大于應(yīng)力比為-1。3.在橫向加載循環(huán)載荷條件下(外載荷與焊后最大主應(yīng)力方向相垂直),焊縫附近最大主應(yīng)力的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上、下限要高于文獻(xiàn)所推薦的理論值。當(dāng)外加循環(huán)應(yīng)力幅小于屈服強(qiáng)度且應(yīng)力比為0時(shí),模擬所得焊縫附近最大主應(yīng)力的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍上限為745 MPa,高于屈服強(qiáng)度(702 MPa)43 MPa,此時(shí)循環(huán)應(yīng)力幅較小,實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的下限遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)所推薦的理論值;當(dāng)外加循環(huán)應(yīng)力幅為780 MPa(大于屈服強(qiáng)度)且應(yīng)力比為0時(shí),最大主應(yīng)力的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上限為783 MPa,循環(huán)應(yīng)力范圍的下限為-27.2 MPa;當(dāng)施加循環(huán)應(yīng)力為-1時(shí),最大主應(yīng)力實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上限為745 MPa左右,此時(shí)循環(huán)應(yīng)力幅大約為外加循環(huán)應(yīng)力幅的1/4,下限遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)所推薦的理論值。因此,文獻(xiàn)推薦循環(huán)應(yīng)力范圍不適用于高強(qiáng)鋼對接接頭橫向循環(huán)載荷加載的情況。4.在縱向加載循環(huán)載荷條件下(外載荷與焊后最大主應(yīng)力同向疊加),焊縫附近最大主應(yīng)力的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上、下限要高于文獻(xiàn)所推薦的理論值。當(dāng)施加循環(huán)載荷應(yīng)力比為0和-1時(shí),對應(yīng)模擬所得焊縫附近最大主應(yīng)力的實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍上限為822 MPa(接近材料抗拉強(qiáng)度)和756 MPa,分別高于材料屈服強(qiáng)度120 MPa和54 MPa,實(shí)際循環(huán)應(yīng)力幅都接近外加載荷的循環(huán)應(yīng)力幅,下限均遠(yuǎn)高于文獻(xiàn)所推薦的理論值。因此,適用高強(qiáng)鋼對接接頭縱向循環(huán)加載情況時(shí),需要重新校核實(shí)際循環(huán)應(yīng)力范圍的上限。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG407

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本文編號：1570152