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江苏应力原理

来源: 发布时间:2024年04月26日

振动时效法振动时效是利用机械共振的方法消除或均化金属结构在铸造、锻压、焊接和切削等机械加工后所产生的残余应力。它通过向工件施加一定大小和频率激荡力的方式给工件传递能量,使工件发生微小或宏观塑性应变来匀化和消除残余应力。振动时效法不只可以大幅度地消除工件内部的残余应力,而且设备简便、节能环保、消除残余应力效率高。超声波时效法首先在前苏联诞生,并在发达国家得到推广,该方法起先主要应用于船舶、核潜艇、航空航天等对消除应力非常严格的领域。但是由于超声波法只能解决构件表层一定深度内的应力问题,所以相对应用环境较窄,且成本颇高。残余应力的分布可能是不均匀的。江苏应力原理

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对强度的影响:如果在高残余拉应力区中存在严重的缺陷,而焊件又在低于脆性转变温度下工作,则焊接残余应力将使静载强度降低。在循环应力作用下,如果在应力集中处存在着残余拉应力,则焊接残余拉应力将使焊件的疲劳强度降低。焊件的疲劳强度除与残余应力的大小有关外,还与焊件的应力集中系数应力循环特征系数[6][min]/[6][max]和循环应力的较大值[6][max]有关其影响随应力集中系数的降低而减弱,随[6][min]/[6][max]的降低而加剧,随[6][max]的增加而减弱。当[6][max]接近于屈服强度时,残余应力的影响逐渐消失。对刚度的影响:焊接残余应力与外载引起的应力相叠加,可能使焊件局部提前屈服产生塑性变形。焊件的刚度会因此而降低。江苏应力原理残余应力的变化可能会导致材料的失效和损伤。

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消除焊接残余应力的方法有以下几个方面:1,整体高温回火(消除应力退火)。这个方法将整个焊接结构加热到一定温度,然,后保温一段时间,再冷却。同一种材料,回火温度越高,时间越长,应力就消除得越彻底。通过整体高温回火可以将80%-90%的残余应力消除掉。缺点是当焊接结构的体积较大时,需要用容积较大的回火炉,增加了设备的投资费用。2,局部高温回火。只对焊缝及其附近的局部区域进行加热以消除应力。消除应力的效果不如整体高温回火,但方法设备简单。常用于比较简单的、拘束度较小的焊接结构。3,机械拉伸法。产生焊接残余应力的根本原因是焊件焊后产生了压缩残余变形。因此,焊后对焊件进行加载拉伸,产生拉伸塑性变形,它的方向和压缩残余变形相反,结果使得压缩残余变形减小,因而残余应力也随之减小。

超声波冲击消除焊接应力工艺:超声冲击是一种消除工件表面或焊缝区的残余拉应力,并在工件表面形成压应力的方法。可明显提高焊接接头的疲劳寿命和疲劳强度。焊后处理焊趾部位,使之平滑过渡,从而降低余高造成的应力集中,消除焊趾表面的缺陷;同时在焊趾处产生较大的压缩塑性变形,产生了残余压缩应力,调整了焊接残余应力场,并使焊趾部位得到强化和硬化。以上多方面因素有效地改善了焊接接头的疲劳性能。大量实验数据表明,超声冲击可使钢制焊接接头的疲劳强度提高60~180%,疲劳寿命延长10~135倍;使铝、钛有色金属焊接接头的疲劳强度提高26~48%,疲劳寿命延长5~45倍。超声冲击产品也已形成系列化产品,可普遍应用于船舶、石化、航空、铁路、风力涡轮机、钢或复合材料桥梁,重型起重机械等领域,适用于各种材料焊接结构的焊后处理,达到延长焊接结构疲劳寿命、提高其疲劳强度的目的,并且能在一定程度上消除焊接过程应力和残余应力,特别适用于普通接头、承载接头以及异种材料焊接接头等结构的焊后处理。残余应力的测量需要有经验丰富的专业人士进行操作。

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模型的简化和优化是很重要的一步,并不是拿到一个模型就不管三七二十一进行模型的构建了,首先需要对需要建立的模型进行思考:比如对于几何和载荷均对称的结构是否可以采用对称模型提高计算效率?有些部位并不是应力重点关注区域,是否可以在不影响需要关注区域应力计算准确度的情况下简化此区域?在形状突变可能会产生应力奇异的部位是否可以通过合理优化模型以防止其产生:① 建模时,尽量避免出现截面突变区域的存在;② 忽略非关注区域的几何突变,如螺栓孔的螺纹等;③ 无法避免,则应采用结构过渡进行优化,如接管与壳体连接处的倒圆角。测量残余应力需要使用高精度仪器和技术。江苏应力原理

残余应力的大小和分布可能会影响材料的一些特殊性能。江苏应力原理

残余应力产生的原因:一般来说,产生残余应力的原因可以归结成三类。一类是不均匀的塑性变形,第二类是不均匀的温度变化,第三类是不均匀的相变。切削过程中残余应力的产生既与机械应力所造成的塑性变形有关,也与热应力所造成的塑性变形有关。由机械应力引起的残余应力。刀具切削工件材料过程中,刀尖前方的三角形区域会随着刀具的运动而产生沿着切削方向的压缩塑性变形和垂直于切削表面方向的拉伸塑性变形(塑性凸出效应),。因此,在沿着切削表面的方向会有拉伸残余应力的产生。与此同时,刀具的后刀面会对已加工表面有进一步的挤压和摩擦,会使其表面发生塑性伸长而产生沿表面方向的压缩残余应力。实际加工过程中由机械应力所产生的残余应力是刀具接触点前方塑性凸出效应和刀具接触点后方压延效应的叠加。江苏应力原理