高强度结构钢不同焊接接头残余应力分析

摘要

焊接残余应力的存在是焊接的一个重要问题，它可能会导致多方面缺陷的产生，使得接头的性能下降。因此，为了保证焊接结构的安全使用，焊接残余应力的准确预测成为必要。 本文针对高强度结构钢焊接时常用的平板对接接头和T形接头，开展接头处焊接温度场及残余应力的分析和模拟研究，主要包括： （1）建立双椭球热源模型描述焊接热源，将焊接热源分为前半部分和后半部分椭球形状，确定双椭球热源模型参数。 （2）分别建立平板对接接头和T形接头有限元模型，计算热载荷，针对平板对接接头，采用三层焊接方法，分析每层焊接的温度场分布及不同位置点的焊接热循环；针对T形接头，采用两层六道焊接方法，分析六道焊缝温度场分布及不同位置点处的焊接热循环。 （3）分析平板对接接头每层焊接完成及降温冷却后焊道的横向应力和纵向应力分布，针对焊件上不同位置点，分析在焊接过程中应力随时间变化的规律，并分析六条不同路径下接头纵向、横向残余应力沿路径变化的情况。针对T形接头，分析六条焊道焊接结束及冷却后不同方向的应力分布，并对不同路径下残余应力的分布进行分析。 （4）探讨减小焊接应力的方法和消除焊接残余应力的措施，并针对平板对接接头，提出在原焊接工艺基础上改变三层焊道焊接方向的新工艺，分析改进后接头残余应力的分布，同时与改变焊接工艺前的应力分布情况进行对比，得出工艺的改变对焊接残余应力的影响。

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第1章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 焊接残余应力概述

1.2.1 焊接残余应力的产生

1.2.2 焊接应力对焊接结构的影响

1.2.3 焊接残余应力研究现状

1.3 焊接热源模型研究概述

1.4 本文的主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 不同焊接接头温度场分析

2.1 焊接模型的建立

2.1.1 焊接热源模型

2.1.2 不同接头有限元模型建立

2.2 对接接头温度场分析

2.2.1 热载荷计算

2.2.2 焊接温度场分析

2.2.3 焊接热循环分析

2.3 T形接头温度场分析

2.3.1 热载荷计算

2.3.2 焊接温度场分析

2.3.3 焊接热循环分析

2.4 本章小结

第3章 不同焊接接头应力场分析

3.1 对接接头应力场分析

3.1.1 整体应力分布状态分析

3.1.2 典型点应力变化情况分析

3.1.3 不同路径下残余应力分析

3.2 T形接头应力分析

3.2.1 整体应力分布状态分析

3.2.2 不同路径下残余应力分析

3.3 本章小结

第4章 减小及消除焊接应力的措施

4.1 减小焊接应力的措施

4.1.1 设计措施

4.1.2 工艺措施

4.2 消除焊接残余应力的措施

4.2.1 热处理法

4.2.2 锤击焊缝

4.2.3 振动法

4.3 本章小结

第5章 改变焊接工艺后的焊接应力场分析

5.1 平板对接接头新的焊接工艺

5.2 应力分布情况对比分析

5.2.1 新的焊接工艺下对接接头的应力

5.2.2 不同焊接工艺下应力场的对比分析

5.3 本章小结

第6章 结论和展望

参考文献

致谢

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