焊接残余应力下的蠕变疲劳交互研究

发布时间：2021-06-26 07:17

　　结构部件在焊接加工制造过程中不可避免地会产生残余应力,且此类部件长期在高温、高压以及交变载荷等复杂工况下运行时,焊接残余应力下的蠕变疲劳交互的力学行为尚未明确。采用热力耦合的方法模拟了316L不锈钢焊板的焊接残余应力,并以试验测定的残余应力值验证了模拟的正确性。以残余应力在高温疲劳作用下的释放作为对比,分析了焊接残余应力在高温蠕变疲劳交互作用下的释放规律。结果表明,焊接残余应力在高温疲劳作用下缓慢释放,而在蠕变疲劳交互作用下快速释放后趋于稳定状态。并解释了其释放机理。编译蠕变疲劳交互损伤FORTRAN子程序,用以分析残余应力下的蠕变疲劳交互损伤,并以不考虑残余应力的蠕变疲劳交互损伤作为对比,阐明了残余应力对蠕变疲劳交互损伤的影响。通过对焊接残余应力下的蠕变疲劳交互力学行为进行研究,为准确预测焊接接头的高温力学性能提供理论依据,对含焊接结构的高温设备设计具有重要意义。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(21)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

试样尺寸及残余应力试验测量位置分布(mm)

三维焊接残余应力的计算采用有限元热力耦合的方法，网格采用C3D8R，如图2所示，焊接接头及其附近过渡性细化网格，共有23400个单元、30058个节点。焊接热源采用Goldak[15]双椭球热源模型，由FORTRAN程序编译的ABAQUS DFLUX用户子程序实现。316L的热物理性能参数如表1所示[6]。

P1路径的初始残余应力的试验与有限元分析结果如图3所示，P1路径横向残余应力在焊缝中心压应力约为-41 MPa，在热影响区(HAZ)快速增大，达到170MPa，然后随着路径下降。P1路径纵向残余应力在焊缝中心为拉应力，最大应力在HAZ为166MPa，在距离焊缝中心10 mm处达到最大压应力-113 MPa，最后趋近于0 MPa。模拟与试验结果有较好的一致性，验证了焊接残余应力有限元数值模拟的正确性。3.2 高温疲劳载荷下焊接残余应力的释放

【参考文献】：
期刊论文
[1]焊接残余应力对焊接接头蠕变性能的影响[J]. 张国栋,周昌玉.  焊接学报. 2007(08)

硕士论文
[1]P91钢蠕变—疲劳裂纹扩展速率及扩展规律研究[D]. 秦敬芳.华东理工大学 2015
[2]316L钢高温疲劳蠕变共同作用下裂纹扩展速率研究[D]. 陆晓燕.浙江工业大学 2007



本文编号：3250897