焊接残余应力释放对疲劳寿命影响研究

"焊接残余应力释放对焊接结构疲劳寿命影响研究" 焊接技术是现代工业生产中不可或缺的一部分，但在焊接过程中会产生显著的残余应力。这些残余应力的存在会严重影响焊接结构的性能，尤其是其疲劳寿命。这篇由赵东升、孙敏科和刘玉君共同完成的研究工作，通过使用有限元软件MSC.Marc详细分析了Q235钢平板对接焊的焊接残余应力场，从而探讨了残余应力的释放如何影响焊接结构的疲劳寿命。 在研究中，作者首先利用MSC.Marc进行数值模拟，精确计算出Q235钢焊接后的残余应力分布。Q235钢是一种常用的低碳钢，广泛应用于建筑、桥梁等领域，其焊接特性对结构的安全性至关重要。计算结果显示，焊接残余应力的分布具有明显的空间非均匀性，主要集中于焊缝及附近区域。 接着，研究团队对不同工况下的残余应力释放进行了模拟，包括等幅载荷和变幅载荷的情况。他们发现，残余应力的释放程度主要由载荷的第一个循环或最大名义应力幅值决定。在承受持续的交变载荷时，焊接残余应力会在一定程度上得到释放，但这并不意味着焊接结构的疲劳寿命会显著提高。 事实上，即便经历了应力释放，焊接接头的疲劳寿命仍然受到显著影响。研究指出，在拉伸应力分别作用于0.6σs和0.85σs时，焊缝及附近区域的焊接接头疲劳寿命降至最低，分别为10的5.14次方和10的5.60次方循环。这意味着在这些应力水平下，焊接结构的耐久性显著降低，存在早衰风险。 该研究强调了焊接残余应力管理的重要性，并为改善焊接结构的疲劳寿命提供了理论依据。通过对残余应力的精确计算和模拟，可以为设计更安全、寿命更长的焊接结构提供指导。此外，这项工作也提出了未来可能的研究方向，如优化焊接工艺以减少残余应力的产生，或者开发新的应力消除方法来改善焊接结构的疲劳性能。 关键词：焊接残余应力；Q235钢；应力释放；疲劳 该研究的成果对工程实践有深远影响，对于提高焊接结构的安全性和可靠性具有指导意义，同时对高校博士学科点专项科研基金项目提供了有价值的科研支持。