基于焊接殘余應(yīng)力耦合作用的振動器平板損傷分析與合理焊接參數(shù)研究

發(fā)布時間：2020-05-28 00:21

【摘要】：當(dāng)前,可控震源已經(jīng)成為了綠色環(huán)保以及高效勘探的主要裝備�？煽卣鹪丛诠ぷ髦杏烧駝悠髫�(fù)責(zé)激發(fā)地震波,振動器平板是連接可控震源與地面,并向地面激發(fā)地震波的關(guān)鍵部件。在制造過程中,振動器平板產(chǎn)生了焊接殘余應(yīng)力,平板在工作過程中,承受震源車自重與振動器變頻載荷,產(chǎn)生了不斷變化的工作應(yīng)力,二者共同作用下,極有可能導(dǎo)致平板開裂。平板開裂會影響振動器的機械性能,降低信號激發(fā)質(zhì)量,威脅工作人員與設(shè)備安全。目前,由于實驗條件與驗證方法的局限性,國內(nèi)外對可控震源平板工作應(yīng)力與焊接殘余應(yīng)力共同作用導(dǎo)致焊縫開裂的研究較少,為此,本文利用數(shù)值模擬方法開展了基于焊接殘余應(yīng)力耦合作用的震源振動器平板損傷與合理焊接工藝參數(shù)研究。本文的主要研究工作和成果如下:(1)在振動器系統(tǒng)動力學(xué)的基礎(chǔ)上,建立了振動器動力學(xué)仿真模型,開展了可控震源振動器平板工作應(yīng)力特征研究,掌握了平板工作應(yīng)力的分布與變化規(guī)律,分析結(jié)果表明:平板上不同部位存在著不同程度的應(yīng)力集中現(xiàn)象,立柱焊縫及附近區(qū)域的應(yīng)力集中明顯;平板上不同部位存在著不同程度的變形,焊縫及附近區(qū)域變形更大,說明平板焊縫及附近區(qū)域可能是平板失效的主要區(qū)域。(2)建立了振動器平板立柱焊接仿真模型,開展了振動器平板溫度場及殘余應(yīng)力分析研究,結(jié)果表明:焊接線能量和層間溫度是影響殘余應(yīng)力的兩個重要參數(shù);平板與立柱的焊接部位普遍存在著焊接殘余應(yīng)力,短邊焊縫的中段存在著應(yīng)力集中與應(yīng)力峰值。(3)結(jié)合振動器平板工作載荷與殘余應(yīng)力特性,提出了一種耦合焊接殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力的新方法,將工作應(yīng)力和殘余應(yīng)力進行耦合后發(fā)現(xiàn),短邊焊縫區(qū)域的應(yīng)力接近屈服強度,存在開裂的危險,得出了平板焊縫開裂是殘余應(yīng)力與工作應(yīng)力共同作用結(jié)果的結(jié)論,其中殘余應(yīng)力為主要因素。(4)掌握了兩種焊接工藝參數(shù)對振動器平板殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,在此基礎(chǔ)上,提出了一組合理參數(shù),并進行了仿真分析,結(jié)果表明,合理參數(shù)下的殘余應(yīng)力顯著下降。
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