振動時效消除環(huán)焊縫殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬.pdf

1、　　隨著科學(xué)和生產(chǎn)制造技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工朝著大型化、精密化方向發(fā)展，如何降低和消除工件中的殘余應(yīng)力，控制工件的變形，成為一個廣泛關(guān)注的問題。在實(shí)際生產(chǎn)中，振動時效被證實(shí)是一種有效消減殘余應(yīng)力的工藝，其相對于自然時效和熱時效具有適用性強(qiáng)、投資小、污染小、操作簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械加工行業(yè)。然而在實(shí)際應(yīng)用中，對于管和軸等中心軸對稱結(jié)構(gòu)使用一般的彎曲振動時效處理，應(yīng)力消除效果不均勻，而且在制定振動時效工藝時缺乏系統(tǒng)的理論知識，生產(chǎn)中

2、依靠經(jīng)驗(yàn)選擇工藝參數(shù)，這對于科學(xué)合理地使用這一技術(shù)帶來極大不便，發(fā)揮不出振動時效的優(yōu)勢。本文從動態(tài)剪應(yīng)力對振動時效效果的影響出發(fā)，應(yīng)用有限元法，對焊接和振動時效過程進(jìn)行了數(shù)值模擬；對以扭轉(zhuǎn)振動方式的振動時效工藝參數(shù)的確定和動態(tài)剪應(yīng)力在振動時效過程中對降低焊接殘余應(yīng)力的作用機(jī)理，以及振動時效效果的預(yù)測和評定進(jìn)行了探討。
　　本文以對接圓管為對象，采用有限元分析軟件ANSYS建立三維有限元模型，應(yīng)用生死單元技術(shù)模擬了焊接過程中溫度場

3、和應(yīng)力場的大小及分布情況。應(yīng)用動力學(xué)分析功能，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，在焊接模擬的基礎(chǔ)上，結(jié)合模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析確定了扭轉(zhuǎn)振動時效工藝參數(shù)。
　　在確定的幾組工藝參數(shù)下，耦合焊接殘余應(yīng)力場進(jìn)行振動時效過程的模擬，結(jié)果表明在動態(tài)剪應(yīng)力作用下，焊接殘余應(yīng)力得到了降低和均化，而且振動時效對近焊縫區(qū)的應(yīng)力消除效果明顯，在保證材料疲勞強(qiáng)度的條件下，作用效果隨著激振力的增加而增大，在激振力為4000N時應(yīng)力消除率達(dá)到了15.6%