中厚板焊接残余应力与焊接变形的测量试验研究

摘要

随着焊接工艺在船舶建造过程中的广泛应用,焊接结构的强度性能成为全世界各国专家关注的焦点。由于数值模拟仿真方法能够全面地反映工程结构的总体性能,所以该方法已成为研究焊接结构的重要手段。但是数值模拟仿真方法需要将其计算结果与实际的测量试验结果作对比,在验证其准确性后才能有效地应用于焊接结构的研究,所以准确地测量焊接结构的相关参数是验证数值模拟仿真方法有效性的重要前提。本文立足于影响焊接结构性能的两个重要因素——焊接残余应力及焊接变形展开测量试验研究,通过对船用中厚板典型焊接试样进行测量试验,得到其残余应力的分布状态和焊接变形的参数值,从而为验证数值模拟仿真方法在研究焊接结构过程中的有效性提供准确的测量结果。
　　首先,介绍了盲孔法测量焊接试样表面残余应力的理论及相关参数的选取方法,并根据实际条件对试验参数进行了选取。通过标定试验测量出应力释放系数A、B的值,进而对焊接试样表面的残余应力进行了实际测量。通过分析得出纵横两向残余应力沿焊缝方向与垂直于焊缝方向的分布状态以及最大残余应力与材料屈服强度之间的关系等结果。
　　其次,对逐层铣削法进行了理论推导,并应用该方法测量了焊接试样内部的残余应力,由此不仅对该测量方法进行了初步探索,同时获得焊接试样内部残余应力沿板厚方向的分布状态。
　　再次,对非接触性测量焊接变形的方法进行了探讨,并基于机器视觉法对焊接试样的焊接变形进行了测量,得到不同焊接试样的变形参数。
　　最后,对本文所采用的测量方法进行探讨,分析得出影响测量精度的各个因素,指出了测量方法的局限性与不足之处,从而为将来的进一步工作指明了方向。

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1绪 论

1.1立题背景

1.2国内外研究现状

1.3本文主要研究工作

2焊接试样表面残余应力的测量试验研究

2.1引言

2.2盲孔法测量焊接残余应力的基本原理

2.3盲孔法相关试验参数的选取

2.4盲孔法试验试样的制备

2.5试验所需的主要设备

2.6盲孔法测量焊接残余应力的试验操作技术

2.7应力释放系数A、B的标定试验

2.8残余应力的测量结果及分析

2.9本章小结

3焊接试样内部残余应力的测量试验研究

3.1引言

3.2逐层铣削法测量残余应力的原理

3.3切取CCSE690高强钢40mm厚板焊接试样

3.4逐层铣削法测量试样内部残余应力方案

3.5残余应力的测量结果及分析

3.6本章小结

4焊接变形的测量试验研究

4.1 引言

4.2 现有焊接变形测量方法及其特点

4.3 基于机器视觉法测量焊接变形

4.4 本章小结

5总结与展望

5.1 全文总结

5.2 展望

致谢

参考文献