厚板焊接的表面残余应力测试方法研究

摘要

残余应力的研究对焊接方向的研究工作具有十分重要的意义。在对焊接工艺进行研究的过程中,焊缝区域残余应力的大小常常作为对焊接工艺进行改进的标准。残余应力测试的方法研究为我们提供了了解不同材料、不同焊接型式的钢结构焊接残余应力的分布情况的有效手段。目前,相对于焊接工艺和焊接数值模拟的飞速发展来看,对焊接残余应力测试的操作方法的研究太少。
　　由于对残余应力测试方法的研究深度不够,对材料焊接残余应力的分布规律的研究就受到了限制。鉴于焊接研究的这种现状,在本论文中,采取了X射线法和盲孔法对残余应力的测试方法进行了深入的探讨,对两种方法进行了相关的比较研究。本文完成了如下工作:对X射线法的前处理方式进行探讨;分别用X射线法和小盲孔法测量垂直于焊缝的截面残余应力分布;最后使用X射线法测定了盲孔法钻孔前后的残余应力的分布变化。通过以上一系列实验,对打磨这种机加工方式对金属表层的非规律分布应力层深度有了估计,从X射线法的角度对该加工方式有了进一步的解释。并对钻孔法提出了操作的改进建议。X射线法和小盲孔法测量的残余应力结果表明,这两种方法的测量数值拟合出的应力曲线在总体趋势上是大致符合的,但是也存在个别的不一致。通过用X射线法测量小盲孔法钻孔前后残余应力的比较发现,钻孔后半径10mm~70mm之间的区域残余应力都有所下降,下降数值平均在30MPa左右。通过对周围残余应力分布分析发现,垂直焊缝截面上的残余应力不完全符合标准的双曲线分布,在有的截面上会发生畸变,通过对焊趾区域测点的残余应力的测量,可以发现这种畸形截面。针对焊接研究中出现的这种问题,本论文提出了一种新的残余应力测试方案,能大量节省实验时间。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 选题研究背景

1.2 焊接残余应力研究现状

1.2.1 焊接残余应力的定义

1.2.2 残余应力的测试方法

1.2.3 对这种现状的分析

1.3 残余应力测量在焊接相关研究工作中的地位

1.3.1 焊接工艺的研究现状

1.3.2 数值模拟的研究现状

1.3.3 残余应力的测试在工艺和数值模拟研究中的地位

1.4 本文的主要工作和研究意义

第2章 焊接残余应力的测试现状

2.1 钻孔法(盲孔法)测量焊接残余应力

2.1.1 钻孔法原理

2.1.2 钻孔法设备

2.2 X射线法测量焊接残余应力

2.2.1 X射线法测量残余应力的原理

2.2.2 晶体学原理

2.2.3 光学理论

2.2.4 数学描述

2.3 钻孔法与X射线法两种测量方法的比较

2.3.1 钻孔法的特点

2.3.2 X射线法的特点

2.3.3 两种应力测量方法的比较

第3章 焊接残余应力前处理方式研究

3.1 X射线法前处理方式总述

3.2 实验材料

3.3 单纯使用打磨机进行表面处理测量应力值

3.3.1 实验方案设计

3.3.2 实验数据读取和分析

3.3.3 改进后的实验方案和结果

3.4 打磨后电解抛光机后测量残余应力

3.4.1 实验方案

3.4.2 实验数据及结论

第4章 钻孔法与X射线法交叉研究

4.1 X射线法测量多个截面残余应力

4.1.1 实验方案

4.1.2 实验数据和结论

4.2 钻孔法测量相同截面残余应力

4.2.1 实验方案

4.2.2 实验数据

4.2.3 两种测试方法对比的结论

4.3 使用X射线法对钻孔法进行研究

4.3.1 实验布点

4.3.2 实验方法和步骤

4.3.3 实验结论和结果分析

第5章 结论与展望

5.1 全文结论

5.2 对小盲孔法的处理方法的建议

5.3 对残余应力测试方案的建议

5.4 全文展望

致谢

参考文献