交变载荷作用下焊接残余应力场特性的研究

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要由焊接产生的残余应力，是导致焊接裂纹和接头性能降低的重要因素，对结构的静强度、疲劳强度、稳定性、刚度以及应力腐蚀开裂等均存在着不可忽视乃至于致命的影响，所以在考虑结构的强度、使用寿命等问题时，必须将焊接残余应力的影响考虑在内。船舶与海洋结构物在海洋环境风、浪、流的作用下产生结构交变响应，是导致结构疲劳损伤的主要因素，与此同时，在交变载荷的作用下，结构内部残余应力的大小和分布也会发生不可忽略的变化。本文旨在研究交变载荷对残余应力场的影响，并通过数值模拟预测多道焊焊接温度场和应力场的分布情况。本文基于小孔释放法测量残余应力的方法

2、，通过试验研究交变载荷对焊接残余应力场产生的影响。试验中准备了两块相同尺寸的试件，每块试件均采用相同的焊接方法与参数，以便得到相同的焊接残余应力场。由于试件的对称性可认为焊接残余应力场关于焊缝中心线对称分布。首先，利用小孔法确定原有残余应力场；然后对试件施加不同参数的交变载荷，测试改变之后的残余应力场。结果表明交变载荷在一定程度上能使焊接残余应力重新分布，焊接残余应力的改变与初始应力分布形式、材料的应力应变曲线、交变载荷幅值和交变周次有关系。本文在总结前人工作的基础上，系统地论述了焊接过程的有限元分析理论，并结合数值计算的方法，对焊接过程产生的温度场、

3、应力场进行了实时动态模拟研究，提出了基于ANSYS软件的多道焊温度场和应力场的模拟分析方法，并针对平板两道焊接问题进行了实例计算，计算结果与传统结果相吻合。利用本文模拟分析方法，可以对多道焊焊接过程的热应力及残余应力进行预测，并为优化焊接结构工艺和焊接规范参数，提供了理论依据和指导。关键词：残余应力；交变载荷；数值模拟；多道焊交变载荷作用下焊接残余应力场的特性研究ResearchonPerformanceofWeldingResidualStressundertheEffectofAlternateloadingsAbstractneresiduals

4、tressdistributionisthemainreasontotheappearanceofweldingcracksandthereductionofweldingjoint’sstrength．Ithasagreateffectonthestructuralperformancesuch器staticstrength,fatiguestrength,stability，stresscorrosioncrackingetc．Therefore,itisnecessarytotakeresidualstressinconsiderationwhe

5、nanalysisofstructuralstrengthandevaluationofstructurallifearecarriedout．ThealternateresponseofO题morestructureisthemainreasontOfatiguedamageundertheeffectofwind，waveandflowintheoceanenvironment．Atthesametime，theresidualstressdistributionwillchangeasthealternateloadingchanges．Thep

6、aperresearchestheeffectofalternateloadingstotheweldingresidualstress，andpredictsthetemperaturefieldandresidualstressfieldinmulti—passweldingbyusingthenumericalsimulation．BasedOiltheblind．110lemethod．seriesofexperimentsarecarriedouttoanalyzetheeffectofaltemateloadingstotheredistr

7、ibutionofresidualstress．TwobuttiointplatesofQ235steelwerepreparedfortheexperiments．A11theplateswereweldedunderthesameconditiontomakesurethattheyhavethesameresidualstressdist打bution．Foreachplate。thestressfieldCanbeapproximatelyconsideredtobeaxialsymmetryabouttheweldingline．111ebl

8、ind-holemethodwasusedtoidentifytheinitialresidu