超聲沖擊對(duì)焊接殘余應(yīng)力影響的數(shù)值模擬.pdf

1、超聲沖擊是一種非常有效的降低焊接殘余應(yīng)力的方法，有利于提高焊接結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度，在工程中應(yīng)用比較廣泛。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于多種因素的制約和影響，使得超聲沖擊降低焊接殘余應(yīng)力的研究存在許多局限性。本文采用數(shù)值模擬技術(shù)，在彈塑性有限元分析軟件MSC.Marc基礎(chǔ)上，對(duì)超聲沖擊降低焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了初步研究。
　　以單點(diǎn)沖擊模擬研究了超聲沖擊降低焊接殘余應(yīng)力的機(jī)理：即在沖擊頭撞擊焊縫區(qū)域的過程中，沖擊作用使得焊縫表層受到擠壓產(chǎn)生了深度

2、方向的壓縮應(yīng)變，而在平行板面的方向上，沖擊位置焊縫表面及內(nèi)部的局部區(qū)域產(chǎn)生一定的塑性伸長，釋放了焊接過程產(chǎn)生的殘余拉伸彈性應(yīng)變，減小了焊縫變形量，并釋放了焊接殘余應(yīng)力。
　　連續(xù)沖擊模擬結(jié)果表明：沖擊后平板上表面的應(yīng)力以及焊趾部位的應(yīng)力都有明顯降低。焊趾處的超聲沖擊作用，焊接縱向殘余應(yīng)力由拉應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力，同時(shí)帶動(dòng)焊縫區(qū)域也處于壓應(yīng)力狀態(tài)。由于這個(gè)區(qū)域拉應(yīng)力的降低，導(dǎo)致了與之相鄰近的熱影響區(qū)區(qū)域的應(yīng)力也出現(xiàn)了一定幅度的降低。整體

3、而言，最大拉應(yīng)力已經(jīng)低于材料的屈服強(qiáng)度。同時(shí)最高應(yīng)力的范圍也有一定的縮小，應(yīng)力最危險(xiǎn)的位置轉(zhuǎn)移到母材內(nèi)部。同樣，焊接橫向殘余應(yīng)力有明顯降低。尤其是鄰近焊縫及焊趾部位的殘余應(yīng)力由原來的拉應(yīng)力狀態(tài)，轉(zhuǎn)變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)。
　　研究了沖擊參數(shù)對(duì)于焊接殘余應(yīng)力的影響，沖擊焊趾降低殘余應(yīng)力效果好于焊縫和熱影響區(qū)；隨著沖擊振幅的增大，沖擊效果越發(fā)顯著。當(dāng)振幅為50μm時(shí)，沖擊效果達(dá)到最好；隨著沖擊頭直徑增大，沖擊后殘余應(yīng)力降低范圍也隨之增大，但殘