厚板對接焊殘余應力分布研究.pdf

1、大型鋼結構和管道工程項目中的厚板連接往往采用焊接方式，由于焊接過程中高度集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將會產生相當大的殘余應力和殘余變形。焊接殘余應力會嚴重影響結構的使用性能，同時由于厚板焊接殘余應力場的影響因素眾多，變化復雜，因此，對厚板焊接殘余應力的研究具有很重要的現(xiàn)實意義。
　　 本文研究對象為兩塊厚度為100mm的厚板，材質為A105閥門用鋼，采用埋弧自動焊進行多層多道焊接。焊接坡口為窄間隙U型坡口，焊接形式為對接

2、焊。
　　 本文首先使用X-350AL型X射線應力測量儀，平面雙向非等間距布置測點，對厚板焊接后的表面殘余應力場進行了測量。然后分析實驗數據，給出殘余應力分布曲線，根據應力分布狀體總結出殘余應力的分布規(guī)律。接著使用通用有限元計算軟件MSC.Mrac2007中新增的WELD PATH功能來定義焊接路徑，對焊接過程進行建模計算。焊接殘余應力計算結果和測量結果表明，兩者基本吻合，證明了該模擬方法的有效性。在驗證了表面殘余應力后，厚度方

3、向的殘余應力值可以從計算結果中得出，解決了厚度方向應力難得出的問題。最后，對于表面殘余應力沿焊縫方向、焊縫垂直方向以及厚度方向應力σz的分布規(guī)律，采用了基于Levenberg-Marquardt法和通用全局優(yōu)化算法擬合分布曲線，給出擬合方程。并進一步分析了表面焊縫區(qū)域的二維分布曲面，提出殘余應力的二維分布模型。
　　 本文中建立的有限元模型和提出的殘余應力分布公式可為實際焊接工作提供指導依據，為以后的焊接殘余應力分布研究提供參考