大厚度接頭殘余應力分布特征及焊縫力學不均勻性影響.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、大厚度內環(huán)件是核電壓力容器的重要構件,在制造過程中產生的焊接殘余應力會影響其承載能力、結構穩(wěn)定性及使用壽命等。研究大厚度內環(huán)件的焊接殘余應力分布對于提高核電壓力容器的安全可靠性有非常重要的意義。
  本課題結合實驗測量和有限元模擬研究核電內環(huán)形件模擬件的殘余應力分布情況。采用小孔法測試了熱處理前后的表面應力,基于輪廓法測量了焊接模擬件熱處理后內部縱向應力分布,通過有限元方法計算焊接模擬件的焊后及熱處理后應力場,分析大厚度內環(huán)形件模

2、擬件的應力分布特征;基于微沖剪法測試了接頭力學性能分布的不均勻性,結合有限元法分析接頭力學性能不均勻性對焊接殘余應力的影響。
  小孔法表面應力測試結果表明:熱處理前,焊接模擬件的表面縱向殘余應力在焊縫區(qū)域為拉伸應力,母材區(qū)域出現(xiàn)壓縮應力;橫向殘余應力在焊縫區(qū)域為拉伸應力,峰值拉伸應力出現(xiàn)在上下表面的焊縫區(qū)域及靠近焊趾區(qū)域,表面應力狀態(tài)呈明顯的M形分布;熱處理后,表面應力明顯降低,且整個模擬件上下表面上的橫向應力與縱向應力分布趨勢

3、基本保持一致。輪廓法內部應力測試結果表明,熱處理后模擬件中截面上焊縫區(qū)域拉伸縱向應力幅值大于200MPa,峰值拉伸縱向應力出現(xiàn)在焊縫中心距上下表面一定深度,壓縮縱向應力出現(xiàn)焊縫兩側。
  結合數(shù)值模擬的結果和實驗測量的焊后應力結果發(fā)現(xiàn)其趨勢和數(shù)值上都吻合良好。有限元模擬的結果表明:廣義平面應變模型和軸對稱模型,計算的結果都能反映大厚度模擬件焊接應力分布特征:焊后熱處理對殘余應力的消除作用主要發(fā)生在熱處理的加熱階段后期和保溫階段初期

4、,保溫階段后期對殘余應力的消除作用較小。
  考慮焊接接頭力學性能不均勻性的有限元模型計算結果表明,力學性能不均勻性會導致殘余應力在焊接接頭區(qū)域的應力幅值發(fā)生變化,但分布趨勢基本不變,焊后上表面的縱向應力相比均勻力學性能模型上升了18.7%,橫向應力上升了18.7%,中等厚度位置的縱向應力下降了18.7%,橫向應力上升了59.7%;熱處理后上表面的縱向應力相比均勻力學性能模型上升了14.4%,橫向應力上升了33.3%,中等厚度位置

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