本文關鍵詞：隨焊超聲沖擊消除焊接殘余應力的有限元分析

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【摘要】：殘余應力以及變形對工件的使用性能和壽命有很大的影響,如何消除焊接殘余應力以及變形一直是焊接領域中研究的熱點。超聲沖擊技術消除焊接殘余應力及變形在近年來得到了廣泛的應用,本文在原有超聲沖擊的基礎上結合隨焊錘擊消除應力的原理提出了正面隨焊超聲沖擊的方法,并通過施加力載荷的方式實現了該方法的數值模擬,研究結果對于揭示正面隨焊超聲沖擊的機理,促進其應用具有重要的意義。本文提出了以力載荷作為加載載荷的超聲沖擊數值計算方法,編寫了與熱源隨動的力載荷函數,力載荷的大小、移動速度及與熱源的距離等因素均可進行調整。這種載荷可以很方便地改變加載的頻率,更貼合隨焊超聲沖擊的本質。實驗結果表明這種方法是有效可行的。對無應力板進行了超聲沖擊模擬計算,得到了沖擊過程中應力及變形的變化規(guī)律及沖擊完成后應力與變形的分布。沖擊過程中,沖擊區(qū)域的應力不斷降低,宏觀變形程度不斷增加,當力載荷遠離后,應力及變形均發(fā)生了一定程度的回復。整個沖擊過程完成后,在工件表面,沿力載荷移動軌跡產生了塑性變形,形成了一定的凹陷。探究了沖擊溫度、沖擊位置及沖擊頻率對殘余應力消除效果的影響,計算結果表明,隨焊超聲沖擊的應力消除效果并不是隨溫度單調變化的,在可進行沖擊的溫度范圍內,存在某一溫度能使得沖擊效果到達最佳；當超聲沖擊位置改變時,最大壓應力總是出現在沖擊區(qū)域,在其余工藝條件相同的情況下,超聲沖擊位置處于焊趾時的應力消除效果比焊縫進行沖擊時整體的應力狀態(tài)更好；沖擊頻率對應力消除效果也有較大的影響。在實際的生產中若能有效的利用有限元計算的結果,再結合少量的實驗即可有效的實現工藝參數的優(yōu)化。
【關鍵詞】：隨焊超聲沖擊 力載荷 工藝參數 殘余應力
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG404
【目錄】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第1章 緒論11-19
• 1.1 選題意義11-12
• 1.2 研究現狀12-17
• 1.2.1 焊接殘余應力及其消除方法12-13
• 1.2.2 錘擊對殘余應力的影響13-14
• 1.2.3 超聲沖擊技術14-17
• 1.3 SYSWELD應用現狀17-18
• 1.4 研究思路及內容18-19
• 第2章 計算原理及計算方法介紹19-33
• 2.1 溫度場及應力場的計算原理19-22
• 2.1.1 溫度場的計算原理19-20
• 2.1.2 應力場的計算原理20-22
• 2.2 SYSWELD軟件簡單介紹22-23
• 2.3 有限元模型的建立23-27
• 2.3.1 網格的劃分23-25
• 2.3.2 熱源模型及散熱條件的確定25-27
• 2.4 材料庫的建立27-30
• 2.5 力載荷模型30-31
• 2.6 本章小結31-33
• 第3章 無應力板的超聲沖擊模擬33-47
• 3.1 計算條件設置33-34
• 3.2 變形的分布及隨時間變化規(guī)律34-38
• 3.2.1 變形的分布34-36
• 3.2.2 變形隨時間的變化規(guī)律36-38
• 3.3 應力的分布及隨時間的變化規(guī)律38-44
• 3.3.1 應力的分布38-42
• 3.3.2 應力隨時間的變化規(guī)律42-44
• 3.4 本章小結44-47
• 第4章 力載荷模型的驗證47-59
• 4.1 計算條件設置47-50
• 4.1.1 力載荷施加位置的確定47-49
• 4.1.2 時間步長的確定及設置方法49-50
• 4.2 溫度場結果分析50-53
• 4.3 應力結果及分析53-58
• 4.4 本章小結58-59
• 第5章 沖擊工藝參數對隨焊超聲沖擊的影響59-71
• 5.1 沖擊溫度對超聲沖擊效果的影響59-65
• 5.1.1 溫度場及沖擊溫度的確定60-61
• 5.1.2 沖擊結果的分析61-65
• 5.2 沖擊位置對隨焊超聲沖擊的影響65-67
• 5.3 力載荷頻率的加載67-69
• 5.3.1 力載荷表達式的確定67-68
• 5.3.2 時間步長的確定68
• 5.3.3 應力結果分析68-69
• 5.4 本章小結69-71
• 第6章 結論與展望71-73
• 6.1 結論71
• 6.2 展望71-73
• 參考文獻73-79
• 致謝79-80
• 附件80

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