第三章 盲孔法测焊件残余应力 16

3。1实验过程 16

3。2实验结果 18

3。3结果分析 20

第四章 轮廓法测试样残余应力 22

4。1实验过程 22

4。2实验结果及处理 23

4。3结果分析 28

总结 30

致谢 31

参考文献 32

第一章  绪论

1。1 课题的研究背景及意义

焊接作为一种常用的连接方式，由于其接头强度高、设计灵活性大、密封性好、可实现异种材料连接、焊接结构的成品率较高、出现缺陷可以进行修复、节约能源和材料等优点，在化工、石油、建筑、船舶、航天航空等领域得到广泛应用[1-2]。随着现代生产技术和工程规模的高速发展，对焊接结构的使用性能特别是强度要求越来越高，材料厚度也呈增加趋势，大厚度高强度焊接构件在各行业的应用越来越广泛。

焊接过程是不均匀加热的过程，不均匀的温度场导致焊接热应力产生，在焊后冷却产生残余塑性变形和残余应力。而厚板焊接构件由于经过多次、多道焊接或大梯度温度，造成其内部残余应力分布复杂，变化剧烈。焊接残余应力的存在导致构件疲劳强度降低，结构应力腐蚀，构件使用寿命降低。因此，研究残余应力调控方法是非常有必要的。

超声冲击是近年来兴起的一种消除残余应力的方式。超声冲击是利用高频率的冲击头冲击工件表面，使工件表面发生塑性变形，改变焊接残余应力场，引入有益压应力。由于超声冲击设备操作简单，不受复杂结构限制，并可以适应各种复杂环境等优点，其应用越来越广泛，特别是在加工领域具有深远的发展潜力。

然而国内外对于超声冲击影响焊接构件的研究大多分析单一超声冲击方法，并且较少课题对于超声冲击影响构件内部残余应力进行研究。因此，有必要进行多种超声冲击对比研究，并分析超声冲击对于焊接构件整体残余应力分布的影响。论文网

本课题采用盖面前超声冲击和分层超声冲击处理分别处理Q345钢焊接接头，然后采用小孔法和轮廓法测量残余应力，分别对比未进行超声冲击、盖面前超声冲击和分层超声冲击焊接接头的残余应力分布，研究不同超声冲击处理方式对残余应力的影响。本课题可以为厚板焊接结构的应力分布研究提供测试和分析方法，不同超声冲击方式的对比也将有助于超声冲击方法的改进，研究成果对提高厚板使用性能和服役寿命具有重要意义。

1。2 残余应力

1。2。1 残余应力产生机理

焊接过程中，焊件受到不均匀加热，这种不均匀的温度场将导致焊件各部分产生不均匀变形和应力，这种应力即焊接应力。焊接过程的每个瞬间都会有内应力的产生，当焊件完全冷却后，一部部分焊接应力会得到保留。所残留的焊接应力称之为焊接残余应力。

通常，将平行于焊缝方向的残余应力成为纵向残余应力，用σx表示，垂直于焊缝方向的残余应力成为横向残余应力应力，用σy表示，用σz表示厚度方向残余应力。

1。2。2 残余应力危害

焊接残余应力的存在，会造成以下许多的危害[3]：

（1）对结构刚度的影响：当构件内部存在残余应力时，构件承载载荷时，材料会发生局部塑性变形，塑性变形部分就无法再承受额外的载荷，大大减小了构件的有效承受载荷面积，焊接构件的刚度就被降低；