实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究

发布时间：2017-04-14 04:10

  本文关键词：实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：焊接作为一种重要的制造技术，在工业生产和国民经济建设中起着非常重要的作用。然而，焊接残余应力和变形的存在对焊接结构会产生诸多不利的影响。超声冲击处理技术是近年来新发展起来的一种低能耗消除应力技术。本项目在焊接过程中，对熔池附近的焊缝背面实时施加超声冲击，使焊缝正面局部胀形产生双向拉伸塑性变形，与冷却收缩时产生的拉伸塑性变形叠加，从而抵消升温时产生的压缩塑性变形，达到消除焊接残余应力和变形的目的。 本项目首先通过ANSYS软件对焊件内部温度场、应变场以及应力场的模拟，得到整个焊接过程中温度场、残余应力场的分布以及残余变形的状况，为冲击位置的确定以及进一步确定应力应变之间的关系提供了理论依据。然后用AR892+红外测温仪对3mm薄板和10mm厚板焊缝正面、背面距热源不同位置处的温度进行实测，，结合ANSYS的模拟结果，最终确定实时超声冲击的位置。 对低碳钢Q235进行实时超声冲击处理消除焊接残余变形的研究表明，采用实时超声冲击可以显著减小横向残余变形量，对纵向收缩的影响不明显；在高温塑性区进行实时超声冲击时，消除焊接残余变形的效果好；冲击头的形状、直径对消除焊接残余变形量也有重要影响，当冲击头为球冠状、冲击头直径较小（10mm），且在高温塑性区进行实时冲击时，300mm长试样横向残余变形的平均值可减小至0.03mm左右。对实时超声冲击处理消除焊接残余应力的研究表明，不管是表面堆焊还是对接焊，采用实时超声冲击对于消除纵向残余应力有明显作用，而横向残余应力的效果不明显；在恢复弹性区进行实时超声冲击时，消除焊接残余应力的效果好；另外，冲击头的形状对消除残余应力的影响较大，而冲击头直径的影响相对较小；在冲击头为球冠状且在恢复弹性区进行实时超声冲击时，表面堆焊的残余应力平均值减小33.38%，而对接焊的残余应力平均值减小55%。 随着超声冲击处理技术在焊接领域的不断发展以及理论研究的进一步深入，实时超声冲击处理消除焊接残余应力和变形必将拥有更加广阔的应用前景。
【关键词】：超声冲击处理 焊接残余应力 焊接残余变形 实时
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 课题背景及目的10-11
• 1.2 消除焊接残余应力和变形的方法11-13
• 1.2.1 调节控制焊接应力和变形的焊前措施11
• 1.2.2 调节控制焊接应力和变形的焊后措施11-12
• 1.2.3 随焊调控焊接应力和变形的措施12-13
• 1.3 超声冲击技术的研究进展13-15
• 1.4 发展的前景和意义15-16
• 1.5 研究思路与内容16-17
• 第2章 焊件温度、变形和应力模拟17-33
• 2.1 薄板表面堆焊温度场的模拟计算17-23
• 2.1.1 建立模型与划分网格18-19
• 2.1.2 加载计算19-20
• 2.1.3 计算结果及分析20-23
• 2.2 厚板表面堆焊温度场的模拟计算23-25
• 2.3 焊接温度场的理论解析解25-26
• 2.4 薄板应变场的计算26-29
• 2.4.1 建立有限元模型26-27
• 2.4.2 加载计算27
• 2.4.3 计算结果及分析27-29
• 2.5 厚板应力场的计算29-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第3章 焊件温度的实测与冲击位置的确定33-41
• 3.1 焊件温度的测定33-39
• 3.1.1 红外测温原理33-34
• 3.1.2 实验设备及方案34-35
• 3.1.3 实验结果及分析35-39
• 3.2 冲击位置的确定39-40
• 3.2.1 冲击温度区的确定39-40
• 3.2.2 冲击位置的确定40
• 3.3 本章小结40-41
• 第4章 实时超声冲击消除焊接残余变形的研究41-52
• 4.1 实验材料及方法41-43
• 4.1.1 实验材料41
• 4.1.2 实验设备41-42
• 4.1.3 实验方案42-43
• 4.2 焊接残余变形的测定43-44
• 4.3 300M M 试样实验结果及分析44-47
• 4.3.1 冲击位置的影响45-46
• 4.3.2 冲击头形状的影响46
• 4.3.3 冲击头直径的影响46-47
• 4.4 200M M 试样实验结果分析47-51
• 4.4.1 冲击位置的影响49
• 4.4.2 冲击头形状的影响49-50
• 4.4.3 冲击头直径的影响50-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第5章 实时超声冲击消除焊接残余应力的研究52-65
• 5.1 实验材料及方法52-53
• 5.1.1 实验材料52
• 5.1.2 实验方案52-53
• 5.2 焊接残余应力的测定53-55
• 5.2.1 盲孔法测焊接残余应力的原理53-54
• 5.2.2 盲孔法测焊接残余应力的步骤54
• 5.2.3 焊接残余应力测量点的位置54-55
• 5.3 实验结果及分析55-62
• 5.3.1 表面堆焊实验结果及分析55-58
• 5.3.2 对接焊实验结果及分析58-62
• 5.4 实时超声冲击消除焊接残余应力的机理研究62-63
• 5.5 本章小结63-65
• 结论65-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-73
• 致谢73

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 于政文;中心裂纹板双轴向受载影响的线弹性分析[J];沈阳工业大学学报;1987年03期

2 马丽心,董世成,王秀梅;电火花加工表面状态的研究[J];黑龙江电力;1996年02期

3 孟广琳,李志军,隋吉学,高树刚,张波;海上油井密封套管内海水冻胀特性试验分析[J];海洋通报;2000年01期

4 李钟铭;铸铁机链板断裂失效分析[J];江苏冶金;2002年02期

5 罗成明,王伊卿,朱东波,丁玉成,卢秉恒;Zn-Al-Cu伪合金涂层制备与性能研究[J];材料热处理学报;2003年02期

6 付学义,王权,李晓春,李国,张丽颖;包钢2~#高炉炉壳应力测试及分析[J];包钢科技;2003年04期

7 佟立成,杜洪双,李留彬;柞木干燥残余变形与应力、含水率及时间关系的研究[J];木材加工机械;2003年05期

8 胡绍夫;低温液体贮槽外筒裂纹分析[J];冶金动力;1993年02期

9 李生昌;压力容器上直立设备加强肋板结构的分析[J];福建化工;1995年01期

10 王彪,胡源申,袁晓敏;马钢高炉破损冷却壁应力分析有限元软件的编制[J];华东冶金学院学报;1997年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘克格;阎楚良;尚德广;张书明;;多轴应力应变的一种新的计算方法[A];北京力学会第11届学术年会论文摘要集[C];2005年

2 彭宏恺;李建军;吴接根;赵勇;;液化气船罐体水置换法研究[A];中国航海学会2007年度学术交流会优秀论文集[C];2007年

3 党发宁;梁昕宇;陈厚群;;引入接触单元的细观混凝土数值模拟与CT试验验证[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年

4 李广生;周小斌;侯海波;;大尺寸玻锥退火工艺探讨[A];2005年电子玻璃学术交流研讨会论文集[C];2005年

5 吴冬梅;燕柳斌;梁金福;;某双曲拱坝应力稳定分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅱ册）[C];2006年

6 彭宏恺;李建军;吴丽萍;;液化气船的罐体水置换法研究[A];2007年度海事管理学术交流会优秀论文集[C];2007年

7 杨睿;李吉芳;于建;;PP纳米复合材料的热老化—无热氧化的破坏[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

8 赵佳男;张其林;;浅谈结构形式对幕墙体系的影响[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年

9 颜卫亨;李峰;;玻璃幕墙结构的抗爆分析[A];庆祝刘锡良教授八十华诞暨第八届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2008年

10 王红;;超高压缸的壁厚设计分析[A];第15届全国结构工程学术会议论文集（第Ⅲ册）[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 记者 夏纪福;超声消除应力技术通过鉴定[N];中国船舶报;2008年

2 记者 周波;刘应力：成都经济措施“前卫”有效[N];成都日报;2008年

3 李红;布什直指基地组织残余分子[N];中华工商时报;2001年

4 ;阿富汗政府军遇袭[N];新华每日电讯;2002年

5 贺军;户籍制度最终将成为计划经济的残余标志[N];中国经营报;2001年

6 记者龚哲明;政府应力挺中小企业“过冬”[N];宁波日报;2009年

7 本报评论员;清除封建农奴制度残余 坚持社会主义道路方向[N];西藏日报;2000年

8 本报记者 赵铭义;社会主义民主气象新[N];辽宁日报;2002年

9 刘春香 山西焦煤集团公司西山公用事业总公司;工业建筑混凝土结构裂缝常见问题探析[N];科学导报;2009年

10 本报记者 周馨怡　宇瀚;荷兰环境大臣：高增长国家应力推碳捕捉和存储技术[N];21世纪经济报道;2009年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 万岷;髋臼三维记忆内固定系统治疗髋臼骨折的相关机理研究[D];第二军医大学;2005年

2 张倩;固定夹板义齿用于牙周炎修复治疗的研究[D];武汉大学;2005年

3 张金旺;铝镁系合金强韧性能及焊接性能研究[D];太原理工大学;2009年

4 彭涛;脉冲强磁体分析设计的理论与实践[D];华中科技大学;2005年

5 刘玉增;三维有限元分析及相关技术在三翼臼固定后应力和位移测定中的应用[D];中国人民解放军军医进修学院;2005年

6 张嘉;不对称应力对脊柱生长的影响及脊柱侧弯侧推矫正机制的研究[D];中国协和医科大学;2002年

7 唐德东;基于磁弹效应的钢缆索索力在线监测关键技术探索[D];重庆大学;2007年

8 强建国;涡旋压缩腔几何模型与涡旋齿强度研究[D];兰州理工大学;2007年

9 黄伟;中远红外激光薄膜技术研究[D];四川大学;2005年

10 赵长财;固体颗粒介质成形新工艺及其理论研究[D];燕山大学;2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 肖昌辉;实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

2 陈贵;综放面围岩应力分布及矿压显现规律研究[D];安徽理工大学;2005年

3 邓凯;泵送预拌大体积混凝土工程质量控制[D];重庆大学;2005年

4 朱蠡庆;机械应力加载装置的研制与紫锥菊原生质体分离初探[D];重庆大学;2005年

5 冯刚;白车身强度台架试验方法及疲劳寿命的研究[D];重庆大学;2005年

6 李丽萍;后牙单个种植义齿的咬合接触设计[D];四川大学;2005年

7 杨晓华;交错轴斜齿轮的仿真及有限元解析[D];四川大学;2005年

8 刘站华;聚苯胺/氨纶包缠纱复合导电织物的制备及其性能研究[D];东华大学;2005年

9 张凯;稀土元件应力测试仪的研制[D];河北工业大学;2006年

10 李九阳;竖向荷载作用下框支墙梁内力计算方法研究[D];西安建筑科技大学;2005年

  本文关键词：实时超声冲击消除焊接残余应力和变形的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：305170