喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场的数值模拟

摘要

目的建立随机喷丸模型,模拟喷丸改善Q235B焊接接头残余应力场。方法首先,建立Q235B焊接接头模型,通过间接耦合法计算焊接残余应力。然后,将残余应力作为初始条件导入焊接接头喷丸模型,研究弹丸直径d、弹丸速度v、弹丸入射角θ和弹丸质量流量r_(m)对焊接接头残余应力场的影响规律。最后,分析喷丸后焊接接头残余应力场的改善情况。结果焊后焊缝横向残余应力σ_(x)和纵向残余应力σ_(z)分别可达227、196 MPa,调整喷丸参数可以消除残余拉应力并引入残余压应力。本仿真范围内,d=1 mm、θ=60°、v=60 m/s、r_(m)=9 kg/min为最优喷丸参数,此时对于σ_(x)和σ_(z),表面残余压应力分别可达-246、-275 MPa,最大残余压应力分别为-306、-310 MPa,最大残余压应力深度分别为0.24、0.27 mm,残余压应力层深度分别为0.78、0.66 mm。结论无论是σ_(x),还是σ_(z),增大d和θ,最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增大;增大v,最大残余压应力、最大残余压应力深度和残余压应力层深度显著增加。因此,喷丸强化能够明显改善Q235B焊接接头残余应力场。