7A52鋁合金焊接接頭表面納米化前后殘余應(yīng)力有限元分析.pdf

1、7A52超硬鋁合金是軍用車輛焊接構(gòu)件的常用材料,本文以該合金雙絲MIG焊接頭的表面納米化試驗(yàn)為基礎(chǔ),利用ANSYS有限元軟件,對(duì)該焊接接頭表面納米化前后的殘余應(yīng)力進(jìn)行了有限元分析。旨在從理論上深入探討表面納米化對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響規(guī)律,從而為7A52鋁合金焊接接頭表面納米化的試驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。取得的主要結(jié)果和結(jié)論為:(1)焊接溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:采用ANSYS的“生死”單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多層焊中焊縫填充的動(dòng)態(tài)過程,與真實(shí)試驗(yàn)過程基本吻合

2、。焊縫區(qū)的最高溫度可達(dá)到837℃,與理論計(jì)算結(jié)果一致。(2)焊接應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:焊縫區(qū)的縱向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力。沿板寬方向,拉應(yīng)力數(shù)值在24~99MPa之間;而沿焊縫方向,最大值為68MPa。焊縫區(qū)的橫向殘余應(yīng)力既有拉應(yīng)力,也有壓應(yīng)力。沿板寬方向,均為拉應(yīng)力,最大值為22MPa;而沿焊縫方向,兩端為壓應(yīng)力,最大值為16MPa,中間部位附近區(qū)域?yàn)槔瓚?yīng)力,最大值為22MPa。(3)固溶-人工時(shí)效處理應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:焊縫區(qū)的縱向殘余拉

3、應(yīng)力有所減小。沿板寬方向,最大拉應(yīng)力由固溶處理前的99MPa減小到56MPa;而沿焊縫方向,最大拉應(yīng)力由固溶處理前的68MPa減小到56MPa。焊縫區(qū)的橫向殘余應(yīng)力既有拉應(yīng)力,也有壓應(yīng)力,與固溶處理前相比,拉應(yīng)力減小,壓應(yīng)力增大。沿板寬方向均為拉應(yīng)力,最大拉應(yīng)力由固溶處理前的22MPa減小到18MPa;而沿焊縫方向,兩端為壓應(yīng)力,最大壓應(yīng)力由固溶處理前的16MPa增加到17MPa,中間部位附近區(qū)域?yàn)槔瓚?yīng)力,最大拉應(yīng)力由固溶處理前的22M

4、Pa減小到18MPa。(4)表面納米化應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算結(jié)果表明:隨著高能噴丸時(shí)間的增加,沿板寬和焊縫方向的縱向、橫向殘余應(yīng)力的變化規(guī)律為,拉應(yīng)力逐漸減小并轉(zhuǎn)化為壓應(yīng)力,壓應(yīng)力逐漸增大,高能噴丸飽和時(shí)間為30min。焊縫區(qū)的縱向殘余應(yīng)力既有拉應(yīng)力,也有壓應(yīng)力。沿板寬方向,最大拉應(yīng)力由高能噴丸前的56MPa減小到27MPa,最大壓應(yīng)力由高能噴丸前的10MPa增大到27MPa;沿焊縫方向,最大壓應(yīng)力為13MPa,最大拉應(yīng)力由高能噴丸前的56MPa減