超高強(qiáng)度鋼EH47的焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、超高強(qiáng)度鋼EH47是日本歷經(jīng)7年研制出來的具有強(qiáng)度高、低溫韌性好的鋼材，目前主要應(yīng)用于建造10000TEU集裝箱的艙口圍。高強(qiáng)度厚板焊接加工會(huì)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(yīng)力，導(dǎo)致在集裝箱船中維持總縱強(qiáng)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(yīng)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(jì)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(jìn)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(yīng)力場有限元模型。
　　(3)進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)，將EH47試板開X型坡口，采用雙面埋弧自動(dòng)焊的焊接方法，結(jié)合多層多道焊接技術(shù)，進(jìn)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(jìn)行殘余應(yīng)力的測量，并與模型數(shù)據(jù)對比，從而驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。

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

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