二维轴对称焊接残余应力场的弹塑性近似解及结果分析.docx

二维轴对称焊接残余应力场的弹塑性近似解及结果分析
引言
现代工程结构的大部分局部细节都是通过焊接而组成的，其残余应力可以对结构性能产生影响。因此，研究焊接残余应力场是很必要的。本文将从理论的角度探讨二维轴对称焊接残余应力场的弹塑性近似解及结果分析。
方法
本文采用有限元法求解二维轴对称情况下的焊接残余应力场。在计算过程中，管子内壁与端面分别用弹性和固定边界条件处理，焊缝外的表面用弹性边界条件处理。同时，为了减小计算机时间，降低计算成本，我们采用了弹塑性近似解法，即将焊接材料的宏观欧拉本构关系转化为焊接材料的一维反演问题来求解。
结果分析
本文探究了二维轴对称情况下的焊接残余应力场。在应力场中，韧性区域内的应力沿径向分布较均匀，从轴心向外呈指数衰减趋势；在脆性区域内的应力沿径向分布较不均匀，且较为集中。同时，应力沿轴向主要受径向温度梯度和塑性收缩的影响，因此，焊接区附近轴向的残余拉应力较大，而焊接区下方的轴向残余压应力较大；在径向方向，残余应力的分布主要受焊缝的影响，且在焊接区内应力较大。
结论
本文采用有限元法并结合弹塑性近似解法，研究了二维轴对称焊接残余应力场，得出了焊接区内的残余应力分布规律。研究结果表明焊接区域的应力场集中，轴向方向的应力趋于拉应力，而径向方向的应力主要受焊缝影响。结论对于优化焊接参数、预测焊接结构性能具有重要意义。同时，文章也暴露了弹塑性近似解法的优缺点，这对于进一步提高计算的精度也有所帮助。