随焊超声冲击消除焊接残余应力的有限元分析

发布时间：2017-08-11 07:07

  本文关键词：随焊超声冲击消除焊接残余应力的有限元分析

  更多相关文章： 随焊超声冲击 力载荷 工艺参数 残余应力

【摘要】：残余应力以及变形对工件的使用性能和寿命有很大的影响,如何消除焊接残余应力以及变形一直是焊接领域中研究的热点。超声冲击技术消除焊接残余应力及变形在近年来得到了广泛的应用,本文在原有超声冲击的基础上结合随焊锤击消除应力的原理提出了正面随焊超声冲击的方法,并通过施加力载荷的方式实现了该方法的数值模拟,研究结果对于揭示正面随焊超声冲击的机理,促进其应用具有重要的意义。本文提出了以力载荷作为加载载荷的超声冲击数值计算方法,编写了与热源随动的力载荷函数,力载荷的大小、移动速度及与热源的距离等因素均可进行调整。这种载荷可以很方便地改变加载的频率,更贴合随焊超声冲击的本质。实验结果表明这种方法是有效可行的。对无应力板进行了超声冲击模拟计算,得到了冲击过程中应力及变形的变化规律及冲击完成后应力与变形的分布。冲击过程中,冲击区域的应力不断降低,宏观变形程度不断增加,当力载荷远离后,应力及变形均发生了一定程度的回复。整个冲击过程完成后,在工件表面,沿力载荷移动轨迹产生了塑性变形,形成了一定的凹陷。探究了冲击温度、冲击位置及冲击频率对残余应力消除效果的影响,计算结果表明,随焊超声冲击的应力消除效果并不是随温度单调变化的,在可进行冲击的温度范围内,存在某一温度能使得冲击效果到达最佳；当超声冲击位置改变时,最大压应力总是出现在冲击区域,在其余工艺条件相同的情况下,超声冲击位置处于焊趾时的应力消除效果比焊缝进行冲击时整体的应力状态更好；冲击频率对应力消除效果也有较大的影响。在实际的生产中若能有效的利用有限元计算的结果,再结合少量的实验即可有效的实现工艺参数的优化。
【关键词】：随焊超声冲击 力载荷 工艺参数 残余应力
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 选题意义11-12
• 1.2 研究现状12-17
• 1.2.1 焊接残余应力及其消除方法12-13
• 1.2.2 锤击对残余应力的影响13-14
• 1.2.3 超声冲击技术14-17
• 1.3 SYSWELD应用现状17-18
• 1.4 研究思路及内容18-19
• 第2章 计算原理及计算方法介绍19-33
• 2.1 温度场及应力场的计算原理19-22
• 2.1.1 温度场的计算原理19-20
• 2.1.2 应力场的计算原理20-22
• 2.2 SYSWELD软件简单介绍22-23
• 2.3 有限元模型的建立23-27
• 2.3.1 网格的划分23-25
• 2.3.2 热源模型及散热条件的确定25-27
• 2.4 材料库的建立27-30
• 2.5 力载荷模型30-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第3章 无应力板的超声冲击模拟33-47
• 3.1 计算条件设置33-34
• 3.2 变形的分布及随时间变化规律34-38
• 3.2.1 变形的分布34-36
• 3.2.2 变形随时间的变化规律36-38
• 3.3 应力的分布及随时间的变化规律38-44
• 3.3.1 应力的分布38-42
• 3.3.2 应力随时间的变化规律42-44
• 3.4 本章小结44-47
• 第4章 力载荷模型的验证47-59
• 4.1 计算条件设置47-50
• 4.1.1 力载荷施加位置的确定47-49
• 4.1.2 时间步长的确定及设置方法49-50
• 4.2 温度场结果分析50-53
• 4.3 应力结果及分析53-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 冲击工艺参数对随焊超声冲击的影响59-71
• 5.1 冲击温度对超声冲击效果的影响59-65
• 5.1.1 温度场及冲击温度的确定60-61
• 5.1.2 冲击结果的分析61-65
• 5.2 冲击位置对随焊超声冲击的影响65-67
• 5.3 力载荷频率的加载67-69
• 5.3.1 力载荷表达式的确定67-68
• 5.3.2 时间步长的确定68
• 5.3.3 应力结果分析68-69
• 5.4 本章小结69-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 6.1 结论71
• 6.2 展望71-73
• 参考文献73-79
• 致谢79-80
• 附件80

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