發(fā)布時間：2017-08-15 09:29

  本文關(guān)鍵詞：超高強(qiáng)度鋼EH47的焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實(shí)驗研究

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【摘要】：超高強(qiáng)度鋼EH47是日本歷經(jīng)7年研制出來的具有強(qiáng)度高、低溫韌性好的鋼材,目前主要應(yīng)用于建造10000TEU集裝箱的艙口圍。高強(qiáng)度厚板焊接加工會使接頭局部發(fā)生熱塑性變形和相變,從而產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力,導(dǎo)致在集裝箱船中維持總縱強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)力的艙口圍過早發(fā)生變形、開裂和脆性斷裂等問題。因此,開展對EH47鋼焊接殘余應(yīng)力的研究,對于提高集裝箱船艙口圍受力結(jié)構(gòu)的可靠性具有十分重要的意義。本課題研究的主要內(nèi)容包括:(1)對于在計算過程中材料性能隨溫度變化而變化出現(xiàn)的材料非線性問題,進(jìn)行了基于Jmatpro軟件的EH47鋼的高溫物理性能研究。(2)利用ANSYS軟件建立了EH47鋼多層多道焊的溫度場和應(yīng)力場有限元模型。(3)進(jìn)行焊接實(shí)驗,將EH47試板開X型坡口,采用雙面埋弧自動焊的焊接方法,結(jié)合多層多道焊接技術(shù),進(jìn)行平板對接焊,得到焊接接頭。(4)利用盲孔法對焊后的EH47試板進(jìn)行殘余應(yīng)力的測量,并與模型數(shù)據(jù)對比,從而驗證模型的準(zhǔn)確性。(5)通過相同焊接方法下,不同的焊后熱處理的應(yīng)力數(shù)值對比,檢驗焊后熱處理對降低焊接殘余應(yīng)力的效果。(6)進(jìn)行EH47鋼焊接接頭力學(xué)性能檢測試驗,完成焊接工藝評定。實(shí)驗結(jié)果表明:只進(jìn)行焊前預(yù)熱,無焊后熱處理的EH47試板,其縱向殘余應(yīng)力整體上關(guān)于焊縫中心呈對稱分布。邊緣應(yīng)力數(shù)值幾乎為0,隨著漸漸靠近焊縫中心,應(yīng)力數(shù)值逐漸減小,當(dāng)靠近焊縫熱影響區(qū)附近時出現(xiàn)最大壓應(yīng)力,然后隨著繼續(xù)靠近焊縫中心,縱向殘余應(yīng)力數(shù)值開始迅速增加,壓應(yīng)力過渡為拉應(yīng)力,當(dāng)?shù)竭_(dá)焊縫中心區(qū)域時,拉應(yīng)力達(dá)到最大值約為214MPa;橫向殘余應(yīng)力分布趨勢和縱向殘余應(yīng)力相似,數(shù)值上明顯減小。經(jīng)過焊后熱處理的EH47試板,應(yīng)力分布趨勢和前者相同,焊縫中心區(qū)域處拉應(yīng)力最大值為176MPa,為前者的82%,其它位置的應(yīng)力值均有所降低,表明焊后熱處理對降低焊接殘余應(yīng)力有比較好的效果。將模型應(yīng)力數(shù)值和實(shí)驗應(yīng)力數(shù)值進(jìn)行對比,對比結(jié)果表明:模型應(yīng)力數(shù)值分布和實(shí)驗數(shù)值分布相似,且在焊縫區(qū)域附近處,實(shí)驗所測得的最大三個拉應(yīng)力值落點(diǎn)非常靠近模型曲線,而在遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域所測點(diǎn)的應(yīng)力數(shù)值和模型數(shù)值分布趨勢相同,進(jìn)而驗證了焊接數(shù)值模型的準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：焊接殘余應(yīng)力 ANSYS數(shù)值模擬 超高強(qiáng)度鋼EH47 多層多道焊 盲孔法
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 選題的理論意義和實(shí)用價值12-13
• 1.2 焊接殘余應(yīng)力的研究現(xiàn)狀13
• 1.3 焊接數(shù)值模擬國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 焊接數(shù)值模擬概況13-15
• 1.3.2 焊接溫度場的數(shù)值模擬15-16
• 1.3.3 焊接殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬16-18
• 1.4 焊接殘余應(yīng)力檢測方法的研究18-19
• 1.5 本文的研究內(nèi)容19
• 1.6 本文的創(chuàng)新點(diǎn)19
• 1.7 本章小結(jié)19-20
• 第2章 EH47材料物理性能的研究20-26
• 2.1 EH47鋼材的可焊接性分析20-21
• 2.2 EH47鋼的高溫物理性能計算21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-26
• 第3章 EH47的多層多道焊接實(shí)驗26-32
• 3.1 焊接實(shí)驗方案26-28
• 3.2 EH47的焊接實(shí)驗過程28-30
• 3.3 焊接數(shù)據(jù)記錄30-31
• 3.4 本章小結(jié)31-32
• 第4章 焊接殘余應(yīng)力檢測32-44
• 4.1 應(yīng)力試驗設(shè)備與材料32
• 4.2 應(yīng)力測試過程32-36
• 4.3 檢測結(jié)果36-42
• 4.3.1 應(yīng)力檢測點(diǎn)位置36
• 4.3.2 應(yīng)力結(jié)果數(shù)據(jù)36-38
• 4.3.3 1 號試板的實(shí)驗結(jié)果分析38-39
• 4.3.4 2 號試板的實(shí)驗結(jié)果分析39-40
• 4.3.5 1 號和2號試板結(jié)果對比分析40-42
• 4.4 本章小結(jié)42-44
• 第5章 EH47的焊接數(shù)值模擬44-70
• 5.1 引言44
• 5.2 前處理44-48
• 5.2.1 幾何模型的焊道布置45-46
• 5.2.2 單元類型的選擇46
• 5.2.3 網(wǎng)格的劃分46-48
• 5.3 焊接過程溫度場模型48-56
• 5.3.1 熱源模型的選擇48-49
• 5.3.2 模型1的溫度場分布49-54
• 5.3.3 模型2的溫度場分布54-56
• 5.4 焊接應(yīng)力場模型56-61
• 5.4.1 焊接內(nèi)應(yīng)力的基本概念56
• 5.4.2 焊接應(yīng)力場建模方法56-57
• 5.4.3 模型1的焊接應(yīng)力場分布云圖57-60
• 5.4.4 模型2的焊接應(yīng)力場分布云圖60-61
• 5.5 模型應(yīng)力檢測61-64
• 5.5.1 模型1應(yīng)力數(shù)據(jù)的處理62-63
• 5.5.2 模型2應(yīng)力數(shù)據(jù)的處理63-64
• 5.6 模型結(jié)果和實(shí)測結(jié)果比較分析64-69
• 5.6.1 1 號試板實(shí)驗和模型數(shù)據(jù)對比分析64-66
• 5.6.2 2 號試板實(shí)驗和模型數(shù)據(jù)對比分析66-69
• 5.7 本章小結(jié)69-70
• 第6章 EH47焊接接頭性能檢測70-76
• 6.1 EH47宏觀金相照片的制作70
• 6.2 硬度檢測試驗70-72
• 6.3 夏比沖擊試驗72-73
• 6.4 拉伸和彎曲試驗73-75
• 6.5 本章小結(jié)75-76
• 第7章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 本文研究工作和結(jié)論76
• 7.2 進(jìn)一步研究工作的展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 致謝82-84
• 附錄84-85

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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3 楊延功;平學(xué)成;;焊接殘余應(yīng)力的測試方法[J];化工設(shè)備與管道;2009年05期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 胡技軍;電站鍋爐T91鋼焊接溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號：677432