基于晶胞结构的焊接薄板残余应力及消除模拟研究

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1、万方数据基于晶胞结构的焊接薄板残余应力及消除模拟研究学位类型学科(专业学位类别)作者姓名作者学号：1010302001导师姓名及职称学院名称论文提交日期学位授予单位●●万方数据TheStudyofresidualstresssimulationandeliminationba!；edonweldingthinplateasetl0nweltlunlateof0lcellstructureTypeofDegree△鱼垒鱼曼堡i鱼旦星g堡垒Discipline(TypeofProfessionalDegree)M

2、echanicalEngineering．CandidateZouXiStudentNumber11010302001SupervisorandProfessionalTitle里!Q￡LiX坠自坠坠SchoolgQ!!星g曼Q￡星!曼堡!!塑堡曼璺鱼i塑i堡垒!l垫gi望星星丑望gDate曼坠塾曼Q堇竺，2Q!垒University望坠坠i塑堕坠i∑曼!墨i鲤Q￡墨Qi星坠堡星坌坠鱼!鱼壁h坠Q!QgY万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了

3、文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：白鲫笺J日期：纱J垆年6月3日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本

4、学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：钿日教导师签日期：沙J舻年舌月弓日日期：纱怦年6月厂日万方数据摘要在机械制造过程中，为达到去除材料变形及改变材料性能等目的，常采用包括非传统加工工艺在内的各种加工方法对工件进行加工，工件在焊接、冲压、铸造和其它许多加工过程中，将不可避免地产生残余应力，在大部分情况下，残余应力的存在对构件是有害的，振动时效工艺是近三四十年来在国际上新兴的一种显著高效与节能的消除残余应力的新技术。然而，到目前为止，此项技术还没有在机械行业得到广泛的推广运用，没有被大多数企业纳入正式的工

5、艺流程。其根本原因是振动时效消除残余应力时金属内部(晶体)的微观力学特性和行为不是很清楚，要了解其规律仅依靠宏观的金属连续体模型是无法实现的。因此，只有建立起反映真实微观结构的晶胞结构模型，反映金属晶体内部微观力学特性，才能从根本上来研究残余应力的消除问题。本文将以焊接矩形薄板作为研究对象，建立了多晶胞结构模型，采用了数值模拟仿真和实验相结合的方法，对焊接残余应力及消除焊接残余应力的方法一一振动时效工艺方法进行了研究。主要研究内容如下：(1)根据分子动力学的建模思想和金属材料微观结构，提出了一种能够反映真实微

6、观结构的晶胞结构模型的建模方法，架起了宏观和微观研究之间的桥梁，获得了分析宏观受力后应力如何在微观晶胞间分布的分析方法。(2)根据有限元焊接热理论，利用多晶胞结构模型及有限元方法中的生死单元技术，以铝质焊接矩形薄板为研究对象，对焊接过程和焊接残余应力分布进行了模拟研究，研究了材料的变化以及材料弹性模量、热膨胀系数、比热容和热传导系数对残余应力的影响，并通过理论分析得出了焊接残余应力与材料弹性模量的关系。(3)运用ANSYS有限元计算软件，研究了残余应力对焊接矩形薄板的固有频率的影响；分析了残余应力对材料内部应

7、力的影响。(4)利用多晶胞结构模型和有限元方法中的谐响应分析技术对具有焊接残余应力的矩形薄板进行消除残余应力模拟仿真，研究了频率、激振力和激振点对消除和均化残余应力的影响，得出了残余应力消除方法的工艺参数；即：振动频率，激振点的确定方法，获得了一个动应力选取原则。(5)通过实验对以上模拟仿真结果进行了验证，证明了根据金属材料微观结构建立的模拟模型和研究方法是正确的。关键词：焊接矩形薄板，多晶胞结构模型，残余应力，消除残余应力万方数据ABSTRACTInordertoachievetheremovalofmat

8、erialdeformationandchangesinmaterialproperties，variousprocessingmethodsincludingnon—traditionalmachiningprocessareusedtoproducetheworkpieceinthemechanicalmanufacturingprocess，whichwillinevitablyproduce