对于轮廓法测试焊接件内部残余应力

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1、学兔兔www.xuetutu.com第48卷第8期机械工程学报VO1．48NO．820l2年4月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGApr．2012DoI：10．3901／JME．2012．08．054基于轮廓法测试焊接件内部残余应力木刘川1,2庄栋2f1．江苏科技大学先进焊接技术省级重点实验室镇江212003；2．西安交通大学材料科学与工程学院西安710049)摘要：采用轮廓法测试低碳钢堆焊件和T形焊接结构的内部纵向残余应力。将焊接件沿垂直焊缝平面切割开，精确测试切割面的变形轮廓，然

2、后将测试轮廓进行拟合，并将拟合结果作为有限元模型的边界条件进行弹性计算从而获得内部垂直切割平面的应力分布。比较不同曲面拟合方法拟合得到的切割面轮廓形貌；将轮廓法测试的焊接残余应力结果和热弹塑性三维有限元计算结果进行比较分析。研究结果表明：轮廓法能准确高效测试较厚焊接件内部整个截面上的纵向应力分布；由于线切割和轮廓测量误差造成轮廓法测得的应力在约2mm厚表层区域的幅值和有限元计算结果相比误差较大，但轮廓法测试结果仍能反映出表层应力的分布趋势和特征；线切割断丝造成切割而的局部轮廓误差，会引起断丝区域测试应力出现突

3、变。关键词：焊接残余应力轮廓测量有限元法中图分类号：TG404InternalWeldingResidualStressMeasurementBasedonContourMethodLIUChuan-ZHUANGDongf1．ProvincialKeyLabofAdvancedWeldingTechnology,JiangsuUniversityofScienceandTechnology,Zhe~iang212003；2．SchoolofMaterialsScienceandEngineering，Xi’a

4、nJiaotongUniversity,Xi’an710049)Abstract：Theinternalweldinglongitudinalresidualstressismeasuredusingcontourmethodforabead-on—plateweldingspecimenandaTtypeweldingstructure．Theweldedspecimeniscutalongaplaneperpendiculartotheweldline，andthedeformedprofiles(con

5、tours)ofthecutsurfacesarepreciselymeasured．Then，theme~uredcontoursarefittedandtakenasdisplacementboundaryconditionstoanelasticfiniteelementmodeltocalculatethecorrespondingstressesnormaltothecuttingplane．Thefittedcontoursofthecutsurfaceswithdiferentfittingme

6、thodsarecompared，andthemeasuringresultsarealsocomparedwiththoseofthree—dimensionalthermal-elastic—plasticfiniteelementsimulation．Investigatedresultsshowthattheinternalresidualstressofthickweldedstructurescanbemeasuredwithgoodprecisionbythecontourmethod；duet

7、otheerrorsintroducedbytheelectricdischargemachining(EDM)andtheprofilemeasurement，thesubsurfaceresidualstresswithin2mmdepthmeasuredbythecontourmethodwouldbeinaccurateinmagnitude，butthegooddistributiontrendcanbegotbythemethod；brokenwireduringEDMprocesscanlead

8、tolocalprofileerorthatproduceaabruptchangeinmeasuredstress．Keywords：WeldingResidualstressesContourmeasurementFiniteelementmethod装备中80mm厚钛合金结构采用窄间隙电弧熔化0前言焊接而成l。l，大厚度钛合金电子束焊接结构可望在国内航空工业中得到广泛应用J。焊接是核电、石油化