超聲沖擊對焊接殘余應力影響的數(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力的方法，有利于提高焊接結構的疲勞強度，在工程中應用比較廣泛。然而，在實際應用中，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力的研究存在許多局限性。本文采用數(shù)值模擬技術，在彈塑性有限元分析軟件MSC.Marc基礎上，對超聲沖擊降低焊接殘余應力進行了初步研究。
　　以單點沖擊模擬研究了超聲沖擊降低焊接殘余應力的機理：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變，減小了焊縫變形量，并釋放了焊接殘余應力。
　　連續(xù)沖擊模擬結果表明：沖擊后平板上表面的應力以及焊趾部位的應力都有明顯降低。焊趾處的超聲沖擊作用，焊接縱向殘余應力由拉應力轉變?yōu)閴簯?，同時帶動焊縫區(qū)域也處于壓應力狀態(tài)。由于這個區(qū)域拉應力的降低，導致了與之相鄰近的熱影響區(qū)區(qū)域的應力也出現(xiàn)了一定幅度的降低。整體

3、而言，最大拉應力已經(jīng)低于材料的屈服強度。同時最高應力的范圍也有一定的縮小，應力最危險的位置轉移到母材內(nèi)部。同樣，焊接橫向殘余應力有明顯降低。尤其是鄰近焊縫及焊趾部位的殘余應力由原來的拉應力狀態(tài)，轉變?yōu)閴簯顟B(tài)。
　　研究了沖擊參數(shù)對于焊接殘余應力的影響，沖擊焊趾降低殘余應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。當振幅為50μm時，沖擊效果達到最好；隨著沖擊頭直徑增大，沖擊后殘余應力降低范圍也隨之增大，但殘