【摘要】：焊接結(jié)構(gòu)在加工過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力,焊接殘余應(yīng)力的存在對(duì)結(jié)構(gòu)的使用性能有嚴(yán)重影響,從而產(chǎn)生安全隱患,因此對(duì)焊接殘余應(yīng)力的測(cè)量具有重要意義。作為一種新興的殘余應(yīng)力測(cè)量手段,電磁超聲法由于具有無(wú)損、快速、可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。本文針對(duì)焊接殘余應(yīng)力的無(wú)損測(cè)量問(wèn)題,采用電磁超聲法開(kāi)展焊接殘余應(yīng)力實(shí)測(cè)研究,并采用盲孔法與有限元數(shù)值模擬對(duì)其可行性與精度進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明:電磁超聲法能夠有效地測(cè)量焊接接頭殘余應(yīng)力的分布狀態(tài),具有潛在的工程應(yīng)用價(jià)值。開(kāi)展的主要工作如下:(1)借助電磁超聲技術(shù),對(duì)Q345R鋼板對(duì)接接頭殘余應(yīng)力進(jìn)行測(cè)量。在考慮材料各向異性的基礎(chǔ)上,對(duì)已有的橫波聲彈性公式進(jìn)行修正;針對(duì)焊接接頭不同區(qū)域(焊縫區(qū)、熱影響區(qū)、母材區(qū))材料微觀組織存在較明顯的差異,分別加工標(biāo)定試樣,通過(guò)拉伸標(biāo)定實(shí)驗(yàn)測(cè)得常溫環(huán)境下(25±2℃)相應(yīng)區(qū)域的材料聲彈性系數(shù)與各向異性參數(shù),并結(jié)合實(shí)測(cè)橫波聲速值獲得了焊接接頭不同部位的殘余應(yīng)力分布。(2)采用盲孔法測(cè)量焊接接頭殘余應(yīng)力,并對(duì)電磁超聲法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)標(biāo)定實(shí)驗(yàn)測(cè)得材料的應(yīng)變釋放系數(shù),并采用基于形狀改變比能參量S的方法對(duì)其進(jìn)行塑性修正;對(duì)比分析盲孔法與電磁超聲法測(cè)量結(jié)果,結(jié)果表明,兩者具有基本一致的殘余應(yīng)力分布趨勢(shì)。(3)為克服盲孔法與電磁超聲法測(cè)量結(jié)果可比性較低且盲孔法測(cè)點(diǎn)數(shù)量有限等不足,采用焊接模擬專用軟件Simufact.Welding,建立熱彈塑性分析有限元模型,對(duì)焊接接頭的殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值分析,并對(duì)電磁超聲法測(cè)量結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證�；诿た追y(cè)量結(jié)果對(duì)有限元模型的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證;分析了焊接殘余應(yīng)力沿焊接件厚度的分布,并將厚度方向數(shù)值模擬平均值與電磁超聲法測(cè)量值進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明,模擬結(jié)果與電磁超聲法實(shí)測(cè)結(jié)果的分布趨勢(shì)吻合較好。
【圖文】：

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在航空航天、交通運(yùn)輸、核電設(shè)備、化工冶金等逡逑關(guān)鍵制造業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)產(chǎn)品服役期間的安全可靠性提出了極高的要求。在這些領(lǐng)逡逑域內(nèi)，產(chǎn)品制造過(guò)程中多采用了焊接工藝。圖１．１為焊接技術(shù)在制造領(lǐng)域內(nèi)的典逡逑型應(yīng)用案例。逡逑Ｉ逡逑（ａ＞火箭儲(chǔ)箱邐（ｂ）汽車制造逡逑（Ｃ）運(yùn)輸管道邐（ｄ）反應(yīng)堆壓力容器逡逑圖１．１焊接技術(shù)的應(yīng)用案例逡逑焊接殘余應(yīng)力是焊接構(gòu)件冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力，其產(chǎn)生原因主要是焊逡逑接過(guò)程的局部不均勻加熱導(dǎo)致焊件產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，在焊件冷卻過(guò)程中，先逡逑冷卻的部位對(duì)后冷卻的部位產(chǎn)生約束，，阻礙焊件變形，從而產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力逡逑［１］。另外，在冷卻過(guò)程中，如果焊縫處金屬組織發(fā)生轉(zhuǎn)變從而產(chǎn)生了體積的變化，逡逑也會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。逡逑焊接殘余應(yīng)力的危害是多方面的，不僅會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害變形，影響構(gòu)件的逡逑加工和安裝精度，而且會(huì)影響結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性。在服役狀態(tài)下，焊接殘余應(yīng)逡逑１逡逑

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，在航空航天、交通運(yùn)輸、核電設(shè)備、化工冶金等逡逑關(guān)鍵制造業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)產(chǎn)品服役期間的安全可靠性提出了極高的要求。在這些領(lǐng)逡逑域內(nèi)，產(chǎn)品制造過(guò)程中多采用了焊接工藝。圖１．１為焊接技術(shù)在制造領(lǐng)域內(nèi)的典逡逑型應(yīng)用案例。逡逑Ｉ逡逑（ａ＞火箭儲(chǔ)箱邐（ｂ）汽車制造逡逑（Ｃ）運(yùn)輸管道邐（ｄ）反應(yīng)堆壓力容器逡逑圖１．１焊接技術(shù)的應(yīng)用案例逡逑焊接殘余應(yīng)力是焊接構(gòu)件冷卻后殘留在焊件內(nèi)的應(yīng)力，其產(chǎn)生原因主要是焊逡逑接過(guò)程的局部不均勻加熱導(dǎo)致焊件產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)，在焊件冷卻過(guò)程中，先逡逑冷卻的部位對(duì)后冷卻的部位產(chǎn)生約束，阻礙焊件變形，從而產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力逡逑［１］。另外，在冷卻過(guò)程中，如果焊縫處金屬組織發(fā)生轉(zhuǎn)變從而產(chǎn)生了體積的變化，逡逑也會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力。逡逑焊接殘余應(yīng)力的危害是多方面的，不僅會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有害變形，影響構(gòu)件的逡逑加工和安裝精度，而且會(huì)影響結(jié)構(gòu)的剛度與穩(wěn)定性。在服役狀態(tài)下，焊接殘余應(yīng)逡逑１逡逑
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG404

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2630792