空化射流降低焊接残余拉应力的特性研究
发布时间：2020-11-20 04:03
空化射流是一种新型高效的射流,与传统射流相比,它具有非常多的优势,在化工清洗、工业切割和石油钻井等领域之中得到了广泛的运用。然而,相对于高压射流技术日益成熟的科学研究和工程应用,空化射流技术尚未得到广泛的应用。本文对空化射流喷丸技术的作业特点、目前的研究现状及应用前景进行了综述,总结了目前空化射流喷丸研究中存在的问题。本文由温度场-应力场-施加打击的思路对焊接残余应力场的变化情况进行了模拟,在热弹塑性理论的基础上,计算出平板焊件的残余应力。采用Abaqus加载模块的边界约束法建立空化射流冲击问题的简化有限元模型,计算分析喷丸打击效果。采用标准Goldak双椭球热源模型的热流分布表示焊接热源,使用Abaqus自带的dflux子程序,模拟实际操作中手工埋弧焊热源在焊接件表面移动的过程。因为焊接温度梯度大的特性,对材料的热物理性能进行分析,通过插值法和外推法确定材料的各相关性能随温度的变化关系。采用分段网格的划分方式,提高焊缝区域的计算收敛性,同时加快整体计算速度,节约计算资源。再通过热弹塑性理论,将温度场的计算结果作为初始场输入到应力分析中,热-力耦合的模拟结果与理论值进行比较,结果近似,验证了模拟结果的科学性。在空化射流喷丸降低残余拉应力的数值模拟中,应用了外部件边界条件约束法模拟空化射流水柱。将外部件的边界进行位移约束,使底面与焊缝表面发生接触。根据表面接触压力确定打击力,进行多组模拟打击实验。模拟实验结果表明,经空化射流简化模型打击后,焊接残余拉应力得到显著降低。证明空化射流打击能够使焊接件焊缝表面的残余拉应力降低。而持续增大射流打击力,焊缝的残余应力将会有所提升,打击效果反而下降。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG404
【部分图文】：
。??此外在分析过程中还需要对温度场和应力进行计算，该部分的计算工作量比较大??会导致计算周期长，花费的时间成本和人力成本较大。而当采用间接耦合法进行??分析时，以温度场分析数据求得的数据为基础再对应力应变展开下一步分析。如??果在温度场的分析中所得的结果并不十分准确可以直接暂停对应力应变的分析，??这样的好处在于可以有效的规避因部分分析结果错误所带来的大范围分析错误，??可以有效的节约时间成本和人力成本。??２．２平板对接焊模型的建立??２．２．１几何模型??本课题选用的焊接件为平板对接焊，采用手工埋弧焊的方式对两块平板进行??焊接，焊缝为带钝边的Ｖ形焊缝。焊件尺寸为３００ｍｍｘｌ００ｍｍｘｌ０ｍｍ＞ｃ２，如图??２－１所示，模型关于ｙ－ｚ平面对称。??
小应当维持在两毫米以下。??本文采用两块３０〇ｘｌ?〇〇ｘｌ?〇ｍｍ的平板进行对接焊，平板形状沿焊缝对称且??规则。采用分段网格的划分方式，如图２－４所示，焊缝及热影响区采用】＿的??小网格，提高焊缝区域的计算收敛性，远离焊缝的平板其他单元采用２．５＿，??以加快整体计算速度，节约计算资源。??网格选择六面体（Ｈｅｘ）网格，在模拟实验中节选了一部分网格划分设计如图??２－５所示。??１６??
??图２－４平面网格??图２－５三维网格??２．３空化射流打击过程模拟??空化射流打击的模拟计算需要与焊接应力应变分析的数据相－？致，在空化射??流喷丸处理的模拟计算中，需要将己经计算好的平板对接焊残余应力场历史数据??代入，在此基础上进行喷丸打击，通过对空化射流模型的简化，将打击力学模型??加载至焊接件残余应力场上，得到喷丸打击后生成的新的残余应力。??木文的技术路线如下图２－６所示。??１７??
【参考文献】
本文编号：2890918
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG404
【部分图文】：
。??此外在分析过程中还需要对温度场和应力进行计算，该部分的计算工作量比较大??会导致计算周期长，花费的时间成本和人力成本较大。而当采用间接耦合法进行??分析时，以温度场分析数据求得的数据为基础再对应力应变展开下一步分析。如??果在温度场的分析中所得的结果并不十分准确可以直接暂停对应力应变的分析，??这样的好处在于可以有效的规避因部分分析结果错误所带来的大范围分析错误，??可以有效的节约时间成本和人力成本。??２．２平板对接焊模型的建立??２．２．１几何模型??本课题选用的焊接件为平板对接焊，采用手工埋弧焊的方式对两块平板进行??焊接，焊缝为带钝边的Ｖ形焊缝。焊件尺寸为３００ｍｍｘｌ００ｍｍｘｌ０ｍｍ＞ｃ２，如图??２－１所示，模型关于ｙ－ｚ平面对称。??
小应当维持在两毫米以下。??本文采用两块３０〇ｘｌ?〇〇ｘｌ?〇ｍｍ的平板进行对接焊，平板形状沿焊缝对称且??规则。采用分段网格的划分方式，如图２－４所示，焊缝及热影响区采用】＿的??小网格，提高焊缝区域的计算收敛性，远离焊缝的平板其他单元采用２．５＿，??以加快整体计算速度，节约计算资源。??网格选择六面体（Ｈｅｘ）网格，在模拟实验中节选了一部分网格划分设计如图??２－５所示。??１６??
??图２－４平面网格??图２－５三维网格??２．３空化射流打击过程模拟??空化射流打击的模拟计算需要与焊接应力应变分析的数据相－？致，在空化射??流喷丸处理的模拟计算中，需要将己经计算好的平板对接焊残余应力场历史数据??代入，在此基础上进行喷丸打击，通过对空化射流模型的简化，将打击力学模型??加载至焊接件残余应力场上，得到喷丸打击后生成的新的残余应力。??木文的技术路线如下图２－６所示。??１７??
【参考文献】
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本文编号：2890918
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