叶延洪
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何静
,
蔡建鹏
,
孙加民
,
邓德安
中国有色金属学报
基于有限元软件 ABAQUS，开发可同时考虑材料非线性、几何非线性和移动热源的热?弹?塑性有限元计算方法来模拟焊接过程中的热?力学耦合行为。以3 mm厚的6061-T651铝合金薄板TIG焊单道重熔和MIG对接接头为例，模拟分析焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形。同时，采用实验方法测量两种焊接接头的横向收缩和面外变形。结果表明：数值计算所得到的横向收缩、角变形与实验测量结果十分吻合，验证所开发的有限元计算方法的有效性。此外，基于数值模拟结果和实验结果验证了铝合金薄板焊接接头面外变形的形成机理。
关键词:
铝合金
,
横向收缩
,
面外变形
,
数值模拟
邓德安
,
张彦斌
,
李索
,
童彦刚
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00371
采用光学显微镜、显微硬度仪和盲孔法研究了P92钢平板焊接接头的微观组织、显微硬度和表面残余应力分布. 同时, 基于SYSWELD软件开发了考虑材料固态相变的热-冶金-力学耦合的有限元计算方法, 并采用该方法模拟了P92钢的Satoh试验和单道堆焊接头的温度场及应力场分布, 探讨了固态相变引起的体积变化、屈服强度变化和相变塑性(TRIP)对焊接残余应力形成过程及最终残余应力分布的影响. 实验结果表明, P92钢平板焊接接头焊缝组织为淬火马氏体, 其平均显微硬度为440 HV, 母材(BM)组织为回火马氏体, 其显微硬度为240 HV. Satoh试验的数值模拟表明, 固态相变引起的体积变化和屈服强度变化不仅对残余应力的形成过程及最终应力的分布和峰值大小有显著影响, 甚至可以改变应力的符号; 而TRIP效应则具有减缓因体积膨胀和屈服强度变化所引起应力变化趋势的作用. 进一步的计算结果表明, P92钢堆焊接头焊缝和热影响区(HAZ)的纵向残余应力为压应力, 而靠近HAZ的BM上存在较大的纵向拉应力, 峰值为600 MPa, 该值超过了P92钢的室温屈服强度; 整个焊接接头的横向残余应力峰值为130 MPa, 远小于其纵向残余应力的峰值. 数值计算结果与盲孔法测量得到的结果比较吻合, 表明了所开发的热-冶金-力学耦合的有限元计算方法有较高的计算精度.
关键词:
固态相变
,
Satoh试验
,
残余应力
,
TRIP
,
SYSWELD
,
数值模拟
邓德安
,
KIYOSHIMA Shoichi
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2013.00565
采用热-弹-塑性有限元计算方法模拟了奥氏体不锈钢SUS304在单道堆焊时的温度场和应力场,探讨了加工硬化和退火软化对焊接残余应力计算结果的影响,重点考察了数值模型中的退火温度设定值对焊接残余应力计算精度的影响.数值模拟结果表明:退火软化效应对纵向残余应力的计算结果有明显影响,随着退火温度设定值的升高,纵向残余应力的峰值增大,而且焊缝及其附近的纵向应力有整体升高的趋势.退火温度对横向残余应力的影响较小.比较计算结果与实验结果可知,SUS304钢的退火温度设定为1000℃时,数值模拟结果与实测结果比较吻合.
关键词:
退火效应
,
加工硬化
,
残余应力
,
数值模拟
邓德安
,
张彦斌
,
李索
,
童彦刚
金属学报
doi:10.11900/0412.1961.2015.00371
采用光学显微镜、显微硬度仪和盲孔法研究了P92钢平板焊接接头的微观组织、显微硬度和表面残余应力分布.同时,基于SYSWELD软件开发了考虑材料固态相变的热-冶金-力学耦合的有限元计算方法,并采用该方法模拟了P92钢的Satoh试验和单道堆焊接头的温度场及应力场分布,探讨了固态相变引起的体积变化、屈服强度变化和相变塑性(TRIP)对焊接残余应力形成过程及最终残余应力分布的影响.实验结果表明,P92钢平板焊接接头焊缝组织为淬火马氏体,其平均显微硬度为440 HV,母材(BM)组织为回火马氏体,其显微硬度为240 HV.Satoh试验的数值模拟表明,固态相变引起的体积变化和屈服强度变化不仅对残余应力的形成过程及最终应力的分布和峰值大小有显著影响,甚至可以改变应力的符号;而TRIP效应则具有减缓因体积膨胀和屈服强度变化所引起应力变化趋势的作用.迸一步的计算结果表明,P92钢堆焊接头焊缝和热影响区(HAZ)的纵向残余应力为压应力,而靠近HAZ的BM上存在较大的纵向拉应力,峰值为600MPa,该值超过了P92钢的室温屈服强度;整个焊接接头的横向残余应力峰值为130MPa,远小于其纵向残余应力的峰值.数值计算结果与盲孔法测量得到的结果比较吻合,表明了所开发的热-冶金-力学耦合的有限元计算方法有较高的计算精度.
关键词:
固态相变
,
Satoh试验
,
残余应力
,
TRIP
,
SYSWELD
,
数值模拟
