超高強度鋼EH47的焊接殘余應力數(shù)值模擬及實驗研究.pdf

1、超高強度鋼EH47是日本歷經(jīng)7年研制出來的具有強度高、低溫韌性好的鋼材，目前主要應用于建造10000TEU集裝箱的艙口圍。高強度厚板焊接加工會使接頭局部發(fā)生熱塑性變形和相變，從而產(chǎn)生焊接殘余應力，導致在集裝箱船中維持總縱強度和扭轉(zhuǎn)力的艙口圍過早發(fā)生變形、開裂和脆性斷裂等問題。因此，開展對EH47鋼焊接殘余應力的研究，對于提高集裝箱船艙口圍受力結(jié)構(gòu)的可靠性具有十分重要的意義。本課題研究的主要內(nèi)容包括：
　　(1)對于在計算過程中材料

2、性能隨溫度變化而變化出現(xiàn)的材料非線性問題，進行了基于Jmatpro軟件的EH47鋼的高溫物理性能研究。
　　(2)利用ANSYS軟件建立了EH47鋼多層多道焊的溫度場和應力場有限元模型。
　　(3)進行焊接實驗，將EH47試板開X型坡口，采用雙面埋弧自動焊的焊接方法，結(jié)合多層多道焊接技術(shù)，進行平板對接焊，得到焊接接頭。
　　(4)利用盲孔法對焊后的EH47試板進行殘余應力的測量，并與模型數(shù)據(jù)對比，從而驗證模型的準確性。

3、
　　(5)通過相同焊接方法下，不同的焊后熱處理的應力數(shù)值對比，檢驗焊后熱處理對降低焊接殘余應力的效果。
　　(6)進行EH47鋼焊接接頭力學性能檢測試驗，完成焊接工藝評定。
　　實驗結(jié)果表明：只進行焊前預熱，無焊后熱處理的EH47試板，其縱向殘余應力整體上關(guān)于焊縫中心呈對稱分布。邊緣應力數(shù)值幾乎為0，隨著漸漸靠近焊縫中心，應力數(shù)值逐漸減小，當靠近焊縫熱影響區(qū)附近時出現(xiàn)最大壓應力，然后隨著繼續(xù)靠近焊縫中心，縱向殘余應力

4、數(shù)值開始迅速增加，壓應力過渡為拉應力，當?shù)竭_焊縫中心區(qū)域時，拉應力達到最大值約為214MPa；橫向殘余應力分布趨勢和縱向殘余應力相似，數(shù)值上明顯減小。經(jīng)過焊后熱處理的EH47試板，應力分布趨勢和前者相同，焊縫中心區(qū)域處拉應力最大值為176MPa，為前者的82％，其它位置的應力值均有所降低，表明焊后熱處理對降低焊接殘余應力有比較好的效果。
　　將模型應力數(shù)值和實驗應力數(shù)值進行對比，對比結(jié)果表明：模型應力數(shù)值分布和實驗數(shù)值分布相似，且