焊接残余应力

摘要： 为评估残余应力影响下的索梁锚固区焊接细节处的疲劳寿命,以苏通长江大桥为工程背景,建立索梁锚固区精细化有限元模型,采用生死单元法模拟焊接过程,得到焊趾处的残余应力分布.通过在焊趾附近施加局部锤击力,数值模拟高温锤击处理对焊接细节残余应力分布的影响.基于英国桥梁规范BS5400和欧洲设计规范Eurcode评估考虑残余应力影响的索梁锚固区焊接细节的疲劳寿命.结果表明:钢锚箱直角焊缝附近的残余应力在焊趾处达到峰值,且随着距焊趾处距离的增大而减小;基于BS5400规范,当残余应力为192 MPa时,上锚固板焊接细节处疲劳寿命相比于不计残余应力时的降低了63%,经高温锤击处理后,该处疲劳寿命相比于不计残余应力时仅降低了22%;相比于Eurcode规范,BS5400规范计算的外腹板与下锚固板焊接处的疲劳寿命降低了49%.

摘要： 在焊接过程中会产生材料硬化,如果在计算时不考虑该现象,有可能会使焊接残余应力的结果与实际结果不相符合。本文基于热弹塑性数值模拟方法分别对材料为SUS304不锈钢、屈服强度为918 MPa的高强度钢、Q345钢这3种钢材和Ti80对接焊平板模型的残余应力进行分析计算,重点研究材料硬化模型对焊接残余应力的影响,即采用等向硬化模型、随动硬化模型和不考虑硬化模型的理想弹塑性模型对对接焊平板模型进行残余应力模拟,其中SUS304不锈钢、屈服强度为918 MPa的高强度钢和Ti80对接焊平板的数值模拟结果与文献中的试验结果进行对比研究。在两者结果相一致的基础上,分析了硬化模型对Q345钢对接焊平板模型残余应力的影响。研究结果表明:采用等向硬化模型计算得到的对接焊平板残余应力计算结果最大,更加符合实际结果,且对纵向残余应力的影响大于横向残余应力;相比钢材来说,硬化模型对Ti80对接焊平板模型残余应力的影响较小。

摘要： 针对钛合金无磁特性导致的超声残余应力测试结果不准确问题,设计了超声楔块贴合辅助装置,研究了超声楔块贴合辅助装置对超声信号采集的影响规律,并对TC4钛合金激光焊接试板残余应力分布特征进行了测量。试验结果显示,采用超声楔块贴合辅助装置后,超声楔块与钛合金表面耦合稳定性大幅提高,获得的钛合金焊接接头应力测试结果与小孔法测试结果基本一致。研究表明,超声楔块贴合辅助装置设计合理、实用性强。

摘要： 基于仿真模拟软件SYSWELD,建立了P91钢材料属性数据库,设计开发了考虑马氏体相变的“热-冶金-力学”耦合计算方法,采用热循环曲线法对P91钢平板对接接头残余应力场进行数值模拟仿真分析。参照原始焊接工艺方案进行上下0.5 mm/s焊接速度的调整,并进行残余应力仿真计算。结果表明,马氏体相变能抵消焊缝热收缩时产生的拉应力。后道焊缝焊接过程中施加的热载荷对前道焊缝应力变化和平板角变形有着显著的影响。考虑后道焊缝焊接过程中施加的热载荷对前道焊缝组织变化的影响时,焊接接头整体的拉应力大幅度下降,热影响区的拉应力上升,角变形起缓和作用。焊接速度越大,Von Mises残余应力和横向残余应力越大,纵向残余压应力越小。

摘要： 为得到一种较优的波形钢腹板-翼缘板焊件焊接工艺,以头道河大桥为工程背景,采用ABAQUS建立了3种不同加载工况下的焊接数值计算模型,得到了焊接过程中焊件的温度场变化,并对比了单面焊件在不同焊接顺序下的纵向残余应力分布,分析了单面焊件和双面焊件在折角区域焊缝的纵向残余应力分布,考虑了变截面对关键细节纵向残余应力的影响。结果表明:焊缝附近的等效残余应力接近Q345钢材的屈服应力,不容忽视;合理的焊接顺序能够降低单面焊件在折角区域焊缝的纵向残余应力;对于双面焊件,先焊一侧的焊缝应力水平低于单面焊件的,而后焊一侧的焊缝应力水平则高于单面焊件的,为减小折角焊缝区域的纵向残余应力,建议采用先焊折角圆弧外侧,再焊圆弧内侧的双面焊焊接工艺;关键细节的纵向残余应力与翼缘板厚度呈负相关。

摘要： 以典型T型板为研究对象,通过顺序耦合的方法对其在不同约束边界下的焊接残余应力进行数值模拟,后将其作为结构的初始缺陷添加至疲劳分析模块中,完成了含有初始缺陷的典型T型板在不同载荷情况下的疲劳分析。结果表明:残余应力主要分布于焊缝及其附近区域,表现为接近材料拉伸极限的350 MPa左右的拉伸残余应力;理想状态下局部载荷对结构疲劳强度影响大于拉伸载荷,考虑残余应力后结构疲劳强度下降明显。

摘要： 焊接残余应力会严重影响正交异性钢桥面的疲劳强度和使用寿命。爆炸处理方法已在冶金设备、压力容器及海上采油设施等大型焊接结构的残余应力消减中得到了应用,提出了焊接-爆炸处理全过程数值模拟流程,分析了顶板-纵肋焊接连接残余应力变化过程,考察了爆炸处理对钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力的消减效果。首先,采用热-结构间接耦合分析方法模拟了顶板-纵肋焊接连接的焊接过程,使用生死单元法模拟焊缝金属的填充及热源输入过程,得到了动态温度场和应力场。然后,采用LS-DYNA显式动力分析软件,基于任意拉格朗日-欧拉法(arbitrary Lagrange-Euler algorithm,ALE)和流固耦合算法模拟了爆轰波与顶板-纵肋焊接连接的相互作用过程。结果表明:焊接过程在焊趾处引起的横向残余应力高达112 MPa,纵向残余应力高达117 MPa;爆炸处理后焊趾处横向残余应力消减幅度达159 MPa,纵向残余应力消减幅度达278 MPa。表明该方法可使焊接区域残余应力产生重分布,从而有效消减残余应力。分析结果可为类似桥梁的残余应力消减处理提供技术参考。

摘要： 在高强管线钢的工程应用过程中,较高的焊接残余应力会导致焊缝产生应力腐蚀和疲劳裂纹以至失效。简要介绍了高强度管线钢的焊接方法,对比了传统电弧焊与先进焊接方法的工艺特点,以及不同焊接方法的残余应力分布,概述了通过无损检测手段进行残余应力分析的相关研究结果,并通过数值模拟进行了焊接残余应力的对比和分析。指出,通过不同的数值模型及有限元分析等手段,可快速获得不同焊接方法的接头残余应力分布,以便于对焊接工艺进行调整。

摘要： 首先,依据超声法检测技术在其应用原理上的进一步拓展,建立钢结构桥梁残余应力的超声检测系统,并对其关键性能指标进行检测试验;其次,利用超声法,盲孔法和X射线法对钢构件进行残余应力检测,通过对比表明3种方法的应力检测值趋势完全一致;最后,通过对某大桥的对接焊缝进行残余应力检测。结果表明超声检测系统可以较为准确地反映钢结构桥梁的残余应力。

摘要： 分析焊接残余应力对城市燃气管道的影响。介绍盲孔法、压痕法、X射线法、磁性法及超声波法等5种焊接残余应力检测技术的技术原理、特点。探讨焊接残余应力检测技术在长输管道和城市燃气管道的现场应用情况,提出在城市燃气管道应用的建议。

摘要： 利用基于磁各向异性的应力磁测法对石化企业油气管道焊接残余应力的测定进行了研究.分析了磁各向异性应力检测技术的测量原理,以及研制的四极传感器应力磁测仪的性能指标和工作过程.以此为基础,对某石化企业多处油气管道的焊接区域残余应力进行了检测,结果表明,基于磁各向异性的磁测法能用于油气管道焊接残余应力的测定,且残余应力的大小和方向符合力学变化规律.同时也指出,企业码头管道的多处焊缝处发现了高应力集中区,应力值较大,存在极大的安全隐患,需及时排除.

摘要： 基于声弹性理论,本文研究了油气管道中超声波与应力的关系,分析了超声临界折射纵波产生的原理、方法和技术.为了确保检测值的准确性和可溯源,进一步研究了超声波残余应力检测的校准技术,建立了超声应力检测与校准系统;研究了高能超声与残余应力场的相互作用关系,通过有效控制高能声束和声激励模式改变构件表面和内部残余应力场状态,实现了对在役机械构件局部残余应力分布的原位消减和控制,提高了服役机械构件整体强度、抗疲劳和耐腐蚀能力,增强了构件使用寿命、安全性和可靠性,并在油气管道焊接残余应力的检测和调控中得到了应用.

摘要： 基于超声诱导塑性效应建立了高强铝合金焊接残余应力高能超声调控处理系统,对2219铝合金材料进行超声处理,结果表明高能超声对2219铝合金材料的组织和性能没有本质影响;研究了超声处理参数对残余应力调控效果的影响规律,进而对贮箱箱底法兰焊接结构进行了调控处理,显著降低了焊接残余应力,最大降幅达50％以上,并能够均匀化残余应力分布,消除应力集中;高能超声消减残余应力,不对工件产生任何损伤,是一种无损处理方法,适合现场条件下大型薄壁铝合金焊接结构残余应力的消减处理.

摘要： 基于声弹性理论,本文研究了油气管道中超声波与应力的关系,分析了超声临界折射纵波产生的原理、方法和技术.为了确保检测值的准确性和可溯源,进一步研究了超声波残余应力检测的校准技术,建立了超声应力检测与校准系统;研究了高能超声与残余应力场的相互作用关系,通过有效控制高能声束和声激励模式改变构件表面和内部残余应力场状态,实现了对在役机械构件局部残余应力分布的原位消减和控制,提高了服役机械构件整体强度、抗疲劳和耐腐蚀能力,增强了构件使用寿命、安全性和可靠性,并在油气管道焊接残余应力的检测和调控中得到了应用.

摘要： 合某实际工程典型的钢-混凝土组合柱的钢结构加工工艺,本文建立可考虑钢结构焊接残余应力的有限元模型.分析并得到了钢结构的残余应力的大小和分布,并采用已有试验数据验证模型的有效性.考虑钢结构残余应力的影响,对钢-混凝土组合柱的轴压性能进行全过程分析.分析结果表明,钢结构残余应力对钢-混凝土组合柱的极限承载力影响较小,且使其使用阶段轴压刚度降低约2.49％.本文的分析方法可辅助优化钢结构加工工艺,并为其它类似工程提供参考.

摘要： 本文利用X射线衍射法研究了T22和15Mo3两种高温堆蒸汽发生器管子对接接头焊接残余应力,管子直径19mm,壁厚3mm.试验得到了T22和15M03两种管材对接焊结构在焊前不预热、焊前预热及焊后热处理状态下的残余应力分布.实现了小直径焊接管子残余应力的测定,为评价高温堆蒸汽发生器管子对接焊工艺提供支持.

摘要： 钢结构加固或加强工程必须以安全第一的思想和行动作为工程的指导方针并落到实处,合理有序的安排工作,可分为若干程序,分项目编制专项方案,做到有法可依,有章可循,事事有人管,道道工序有验收,建立资料可靠、可查、可信.钢结构加固或加强工程,可分为三个阶段即施工准备阶段,施工过程阶段和质量验收阶段.

摘要： 本文建立了考虑施工过程及长期荷载作用影响的圆钢管混凝土轴压力学性能有限元分析模型,该模型中考虑了钢管焊接残余应力、钢管初应力及长期荷载作用的影响.利用现有的试验数据,对建立的有限元模型的适用性进行了验证.采用建立的有限元模型,分析了施工过程及长期荷载对圆钢管混凝土轴压力学性能的影响.通过分析受力全过程中荷载-变形关系及轴向荷载分配关系,进一步研究其在施工过程及长期荷载作用影响下的力学性能.

摘要： 为查明某核电厂核一级奥氏体不锈钢管道射线插塞孔开裂的原因,对含插塞孔不锈钢管段的宏微观组织、化学成分、力学性能、显微硬度、断口形貌、腐蚀产物、应力分布等进行了分析.结果表明;裂纹以沿晶方式扩展,断口呈冰糖块脆性断裂花样并伴有大量氧化腐蚀产物,属于典型的压水堆一回路水介质条件下由应变-硬化导致的晶间应力腐蚀开裂.引起插塞孔局部应变-硬化的主要原因是插塞孔和插塞因加工或装配过程中的过盈配合,以及密封焊缝焊接残余应力.建议加强在役机组同类结构的检查,减少新建机组类似结构的使用.

摘要： 本文以青海省云谷川倒虹吸为工程背景,钢管焊接残余应力在连接中存在且难以避免.通过有限元分析软件ANSYS数值模拟,总结分析不同焊接工艺焊接压力钢管对残余应力分布的影响,为青海省云谷川倒虹吸压力钢管设计提供理论参考,为消应工艺研究提供理论依据.

摘要： 本发明提供了一种缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的焊接方法，包括如下步骤：S1、分别对陶瓷材料和钛基材料的进行表面处理，得到待连接陶瓷材料和待改性钛基材料；S2、制备用于生成表面改性层的混合料；S3、将混合料涂敷到待改性钛基材料的改性面上，并进行连接处理，得到具有表面改性层的改性钛基材料；S4、将改性钛基材料、钎料以及待连接陶瓷材料顺次连接，进行钎焊；其中，钎料分别与待连接陶瓷材料的待连接面和表面改性层连接。本发明通过预先在钛基材料表面制备一层具有较小热膨胀系数的表面改性层，再进行钎焊连接，可以在不增大钎料层弹性模量的前提下，降低表面改性层的热膨胀系数，有效降低钎焊接头的残余应力。

摘要： 本发明针对两个金属部件在预紧力的作用下以平面接触形式密封，两个部件端部采用焊接方式进行密封的焊接结构改进。本发明适用对象的特征在于：(1)两个部件的接触平面在预紧力的作用下实现密封；(2)两个平面的端部采用焊接方式进行密封。本发明可应用于所有以上描述的结构改进，如阀门密封唇焊接等。

摘要： 本发明提供了一种缓解陶瓷与金属钎焊接头残余应力的焊接方法，包括如下步骤：S1、分别对陶瓷材料和钛基材料的进行表面处理，得到待连接陶瓷材料和待改性钛基材料；S2、制备用于生成表面改性层的混合料；S3、将混合料涂敷到待改性钛基材料的改性面上，并进行连接处理，得到具有表面改性层的改性钛基材料；S4、将改性钛基材料、钎料以及待连接陶瓷材料顺次连接，进行钎焊；其中，钎料分别与待连接陶瓷材料的待连接面和表面改性层连接。本发明通过预先在钛基材料表面制备一层具有较小热膨胀系数的表面改性层，再进行钎焊连接，可以在不增大钎料层弹性模量的前提下，降低表面改性层的热膨胀系数，有效降低钎焊接头的残余应力。

摘要： 利用多层多道焊层间焊接余热辅助振动降低厚板焊接残余应力的方法，它涉及一种降低多层多道焊焊接件内部残余应力的方法，以解决现有降低厚板焊接残余应力的方法存在安全性较差，适应性较差以及影响焊接过程的问题，方法的具体步骤为：步骤一、将激振器固定在振动平台上；步骤二、通过焊接夹具上的装夹垫片和工件装夹盖板将待焊工件装夹在振动平台上；步骤三、振前扫频，在亚共振频率下调整激振力获得待焊工件的固有频率；步骤四、对待焊工件进行施焊；步骤五、焊完一层后，在焊接余热状态下按照步骤三确定的固有频率，振动时效处理5-12min，如此重复，直至焊接过程完成。本发明用于降低厚板焊接工件焊接后的残余应力。

摘要： 本发明公开了钢箱梁焊接节点残余应力与车致结构应力耦合计算方法，包括步骤1）：建立焊接残余应力与车致结构应力耦合效应简化模型；步骤2）基于典型顶板纵肋焊接细节残余应力分布模型，计算得到焊接引起的关键节点残余应力值；步骤3）对整体钢箱梁多尺度有限元模型进行车载效应模拟，采用简化节点力结构应力法，得到车载引起的关键节点结构应力值；步骤4）将结果代入步骤1）所建立的简化模型，得到车载作用下焊缝附近关键节点真实应力值。本发明可以高效的考虑焊接残余应力与车辆荷载双重作用对钢箱梁焊接节点疲劳性能的影响，为进一步提高此类焊接结构疲劳寿命评估的准确性奠定基础。

摘要： 本发明公开了钢箱梁焊接残余应力和结构应力耦合计算模型的建立方法，包括：对大跨度桥梁钢箱梁体系进行模拟，建立钢箱梁节段模型；利用子模型方法，建立顶板纵肋焊接细节局部精细模型；将所得顶板纵肋焊接细节局部精细模型嵌入钢箱梁节段模型之中，得到整体钢箱梁多尺度模型；采用热结构耦合法对整体钢箱梁多尺度模型进行顶板纵肋焊接过程温度场、应力场的模拟，及进行车辆荷载的模拟，计算得到钢箱梁焊接细节的真实应力时程。本发明在用于扁平钢箱梁的疲劳荷载效应分析时，建模简单、计算高效、结果准确，为大型正交异性钢桥面板的结构设计及焊接细节的疲劳设计提供了更为合理的计算模型及建立方法，具有很好的实用价值，可得到广泛推广和应用。

摘要： 本发明公开了一种考虑焊接残余应力的焊接接头蠕变疲劳寿命评定方法，通过研究焊接残余应力在蠕变疲劳过程中的松弛规律，提出了焊接残余应力和循环周次之间的关系，并将焊接残余应力引入到Omega蠕变损伤本构模型中进行修正，然后采用修正后的Omega蠕变损伤本构模型计算不考虑疲劳损伤时的纯蠕变寿命、考虑蠕变损伤时的许用疲劳循环周次及考虑疲劳损伤的蠕变疲劳寿命，从而对焊接接头结构设计进行评定。本发明的蠕变疲劳寿命评定方法相比于传统未考虑残余应力影响的评估方式，可以更加切合焊接接头实际的受力情况，从而能够更加准确地对焊接接头结构设计进行评定。

摘要： 本发明属于T型焊接接头焊接残余应力处理技术领域，具体涉及一种基于水射流的T型焊接接头焊接残余应力处理方法，包括：构建T型焊接接头几何模型；在T型焊接接头几何模型上叠加焊缝温度场，进行有限元分析，计算得到的T型焊接接头焊接残余应力分布规律；在T型焊接接头上划分焊缝区，以及基于残余应力分布规律，在T型焊接接头上划分高拉应力区、低拉应力区、压应力区；对T型焊接接头上的焊缝区、高拉应力区、低拉应力区、压应力区，以相应的预定轴心压力进行水射流处理。

摘要： 本发明公开了一种用于减小钛合金板焊接残余应力的焊接装置，包括焊接平台及导气管进给装置，焊接平台包括底板、两挡板及两压板，底板顶面左右两端分别设有侧板，底板上靠近两侧板分别设有一组滑槽，两挡板的两端设置在两组滑槽内，侧板螺钉的内端与相对应的挡板接触；底板上设有导气槽，导气槽的一端设有出气口；导气槽上设有盖板，两个压板分别通过螺栓对称设置在导气槽的两侧；导气槽的进气孔与导气管出气端连接；导气管进气端连接二位三通换向阀的出口，二位三通换向阀的两个进口分别连接冷源进气管和保护气进气管，导气管进给装置能使得导气管的出气口在导气槽内移动。本发明结构简单，成本低，且能有效降低了焊接残余应力及变形。

摘要： 本发明公开一种风电塔筒油封平台焊接残余应力预测方法及焊接工艺优化方法，包括：获取风电塔筒的结构参数，以及焊接材料参数、焊接方式和热源参数；根据风电塔筒结构参数建立含焊缝的风电塔筒三维立体模型；根据焊接方式确定热源模型；对风电塔筒三维立体模型进行有限元网格划分；基于有限元网格划分后的风电塔筒三维立体模型、热源模型、热源参数和焊接材料参数，进行焊接模拟，对焊接过程中的温度场和应力场进行有限元分析，得到风电塔筒在焊接后的残余应力预测结果，为焊接工艺参数的优化提供参考依据，从而能够调整和优化焊接工艺，得到优良的焊缝，提高风电塔筒的使用寿命。