焊接残余应力对氢扩散影响的有限元模拟
焊接残余应力有限元分析技术研究
1 前言焊接在工业中的应用是不言而喻的，但同时焊接过程中产生的残余应力往往又会导致焊接失效。
因此，在工业中一般都要对残余应力进行消除，但这种消应力处理往往在实际结构或环境中难以实现，就必须进行破坏性分析。
随着我国核反应堆的建设及运行，核级设备及管道会出现较多的缺陷，有的缺陷必须进行打磨后焊接修复，同时要进行力学分析评价，此时，力学分析就必须考虑由焊接而产生的残余应力。
对于焊接后结构中的残余应力大小及分布，会因结构形式、焊接方式及材料特性的不同而不同。
某核电站控制棒驱动机构（CRDM ）耐压壳上部Ω环连续两年都出现了泄漏，并在检修期间进行焊接修复。
焊接公司委托美国公司对修复后的结构进行了力学分析和评定。
焊接残余应力的有限元计算是关键技术之一，也是难点。
通过本课题的研究，掌握有限元模拟焊接过程及残余应力计算，能够提高我国焊接修复工程缺陷的分析能力，优化不符合项的处理程序，达到既节约时间和资金又满足工作性能和安全性能的目的。
因此，进行焊接残余应力有限元分析技术的研究是非常有必要的。
2 焊接实例本文以某核电站CRDM 耐压壳Ω焊接为研究对象，分析研究焊接后的残余应力分布。
CRDM 耐压壳包括上段是驱动杆行程套管和下段的密封壳。
驱动杆行程套管与密封壳采用螺纹连接，Ω焊接密封的结构进行连接和密封。
驱动杆行程套管的上端采用端塞，通过螺纹连接，Ω焊接密封的结构进行密封。
CRDM 耐压壳采用的这种密封结构形式是一种便于拆装的焊接密封结构，由于其内力的整体平衡主要由连接螺纹承担，Ω焊缝功能上主要起密封作用。
其结构及尺寸见图1 和图2。
图1 辐照监督管位置图图2 密封焊缝的结构尺寸图对CRDM 耐压壳上的Ω密封焊缝的修复采用OVERLAY 修复技术。
即在出现泄漏的Ω密封焊缝（CSW ）处，经打磨后用GTAW 方法堆焊INCONEL 52 。
从采用OVERLAY 技术修复CRDM Ω密封焊缝的总报告[1]可知：（1）堆焊两层，每层厚度为2.032mm（0.08in ），总厚度为4.064mm（0.16in ）。
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟
海洋平台工作于恶劣海况中，常常受到风浪流等环境载荷的联合作用。
这就使得管节点接头的高应力区成为危险点，将会首先在此产生疲劳裂纹，并逐渐扩展而使节点破坏。
T型管节点环焊缝既含有疲劳裂纹又同时具有拘束焊缝、厚板多道焊和壳体环焊缝残余应力特征，严重影响了结构的强度、稳性和刚度等性能，导致产生失稳、应力腐蚀开裂、脆性断裂等严重后果，为了保证结构的安全和完整性，必须对结构进行疲劳寿命评估和进行焊接残余应力消除。
从焊接残余应力产生和分布，爆炸消除焊接残余应力机理，爆炸处理对材料性能影响，爆炸处理消除焊接残余应力工艺研究等方面，总结回顾了爆炸消除焊接残余应力研究进展和现状；提出了主要研究内容：将实验测得的超厚板残余应力分布置于数值模型中，利用非线性有限元软件ABAQUS对爆炸消除焊接残余应力技术进行了数值模拟，并将其与对应的实测结果进行了比较，同时考察了焊缝中夹杂的裂纹缺陷对爆炸载荷的响应；进行爆炸消除焊接残余应力工艺优化设计，通过对结果进行比较分析，得出最优化工艺方案；推导T型管节点穿透裂纹应力强度因子的工程算法，为进行剩余强度分析打下基础，同时，评估对T型管节点进行爆炸处理消除焊接残余应力的必要性；进行爆炸消除T型管节点接头处环焊缝焊接残余应力工艺设计，分析采用了两种布药方式对消除效果的影响。
结果表明，爆炸处理能有效的减小、均化残余应力，采用爆炸处理工艺消除焊接残余应力，在海洋平台管节点建造中是可行的。
自蔓延焊接温度场及残余应力场有限元分析
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建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制3篇
建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制3篇建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制1建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测与控制建筑钢结构作为施工中常用的一种结构材料，在工程中扮演着至关重要的角色。
随着工程结构的不断复杂化和精度的提高，建筑钢结构在建设中所遭受的挑战也越来越多。
其中，建筑钢结构焊接残余应力的问题已经成为制约其使用的重要性问题之一。
焊接残余应力会导致结构失去平衡、刚度降低、易发生疲劳断裂和变形，甚至引发塑性坍塌等重大事故，因此建筑钢结构焊接残余应力的预测与控制显得十分必要。
有限元方法是当下理论分析的一种重要方法，它将一个复杂的结构分割成有限个单元，用数学模型对每一个单元进行分析。
通过运用计算机模拟技术，可以对建筑钢结构焊接残余应力进行有限元模型计算，既能够确定焊接残余应力的大小和分布情况，也可通过改变焊接工艺和条件的相应参数，从而实现焊接残余应力的控制的目的。
建筑钢结构焊接残余应力的预测与控制，离不开正确的计算方法和理论支持。
首先需要标准化设计和施工操作，遵守焊接规范和标准，保证焊接工艺符合设计和建设要求。
同时还应根据工程实际情况进行参数分析和优化设计，确保结构牢固、稳定，最大程度地减少焊接残余应力对建筑钢结构的危害。
对于建筑钢结构的设计者和工人而言，掌握一定的实际技能及理论知识显得尤为重要。
他们需要对材料的物理特性和焊接工艺进行充分了解，熟练掌握相关的计算方法和理论，从而能在实践中发挥更大的作用。
在建筑钢结构施工过程中，应配备专业焊接技术人员，使用适当的材料和设备，采用有效的检测和控制措施，来降低建筑钢结构焊接残余应力的风险。
总之，建筑钢结构焊接残余应力的有限元预测和控制是现代建筑工程中一项非常重要的技术，它对于保障人民生命财产安全起到了至关重要的作用。
随着建筑行业的不断发展，有限元方法也将不断完善，我们有理由相信，通过我们的不懈努力，建筑结构焊接技术必将取得更好的发展与应用在建筑钢结构焊接工程中，焊接残余应力是一个非常重要的问题。
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟
爆炸消除焊接残余应力的数值模拟爆炸消除焊接残余应力的数值模拟焊接残余应力是一个常见的问题。
在焊接过程中，高温物质的热膨胀和收缩会导致材料的形状发生变化，进而产生残余应力，这将会影响机械性能和耐用性。
而解决残余应力的方法之一就是爆炸消除技术。
本文将介绍通过数值模拟爆炸消除焊接残余应力的方法。
首先，我们需要建立一个三维的有限元模型。
这个模型应该和我们想要焊接的实际工件尽可能接近。
我们可以使用数值计算软件或者有限元分析软件来构建这个模型。
在建模的过程中，我们需要考虑焊接热源、导热、冷却和热膨胀等因素。
然后，我们需要确定爆炸消除技术的参数。
爆炸消除包括激波、爆炸和喷射等过程。
我们需要考虑爆炸药的种类、粒度和密度、爆炸药与工件之间的距离、爆炸的时间、爆炸的方向和强度等因素。
这些参数的确定需要基于实验和经验，并结合实际情况进行调整。
接下来，我们需要进行数值模拟。
我们将爆炸消除过程和焊接过程连接在一起进行模拟，同时考虑材料的耐热性，热膨胀系数以及变形发生的顺序等因素。
在数值模拟的过程中，我们需要对边界条件进行适当的设定，如限制边界和速度边界。
同时，我们还需要考虑计算时间和内存的限制，保证计算的收敛性和稳定性。
最后，我们需要对模型进行结果分析和数据处理。
我们可以通过结果图表来直观地展现残余应力的分布和变化情况，并进行相关数据的分析和处理。
我们还可以通过比较实验结果和数值模拟结果来验证模型的准确度和可靠性。
总之，数值模拟是一种有效的解决焊接残余应力问题的方法。
通过建立合适的模型，确定正确的参数和进行精确的计算和分析，我们可以更好地掌握焊接残余应力的变化规律，并采取有效的措施来解决这个问题。
对于焊接残余应力的数值模拟分析，我们需要进行相关数据分析，以确定残余应力分布的规律和变化趋势。
首先，我们需要收集和分析关于焊接材料的相关数据，如热膨胀系数、热导率、比热容、密度、杨氏模量和泊松比等。
这些参数对于确定焊接过程中热膨胀和冷却的效应非常重要，尤其是在数值模拟中。
X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟的开题报告
X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟的开题报告一、研究背景管线钢在油气工程中发挥着重要作用，但是其焊接工艺和性能成为制约其使用的关键问题之一。
焊接过程中产生的残余应力是管道结构失效的主要原因之一，因此，在管线钢焊接中减少或控制焊接残余应力，对提高管道结构的安全性和可靠性具有重要意义。
本研究将围绕X80管线钢环焊缝的焊接残余应力问题展开研究，采用数值模拟方法对X80管线钢环焊缝焊接残余应力进行分析和预测，为管道工程的设计和制造提供有效的参考。
二、研究对象与内容（一）研究对象X80管线钢环焊缝（二）研究内容1. 建立X80管线钢环焊缝的三维有限元模型，分析其焊接工艺过程中热影响区的温度场和热应力场分布情况；2. 通过数值模拟分析，确定焊接过程中可能产生的变形量和残余应力大小及分布情况；3. 在数值模拟基础上，设计和进行焊接试验，验证数值模拟的准确性和可靠性；4. 分析管道工程中的典型失效形态，评估X80管线钢焊缝的安全性和可靠性。
三、研究意义1. 在X80管线钢环焊缝焊接残余应力的数值模拟方面进行探索，对于提高管道工程设计和制造的精度和效率具有积极意义；2. 在管道工程中，管线钢的焊接是一个重要的环节，焊接残余应力的控制和减少能够大大提高管道结构的安全性和可靠性；3. 该研究能够为改善我国管道工程质量，提高管道工程的可持续发展能力提供理论参考和技术支撑。
四、研究方法数值模拟——建立数学模型，通过计算机计算预测管线钢环焊缝的焊接残余应力。
同时，为了验证数值模拟结果的可靠性和准确性，将设计和进行焊接试验。
五、预期结果1. 建立X80管线钢环焊缝的三维有限元模型，分析其焊接工艺过程中热影响区的温度场和热应力场分布情况；2. 确定焊接过程中可能产生的变形量和残余应力大小及分布情况；3. 通过焊接试验，验证数值模拟结果的准确性和可靠性；4. 分析管道工程中的典型失效形态，评估X80管线钢焊缝的安全性和可靠性。
高压容器焊接残余应力的有限元分析
高压容器焊接残余应力的有限元分析发布时间：2021-12-27T10:43:51.157Z 来源：《中国科技人才》2021年第22期作者：李晓超[导读] 高压容器的焊缝处必然存在焊接残余应力，是焊接裂纹发生开裂的主要影响因素。
陕西榆林能源集团横山煤电有限公司陕西榆林719199摘要：高压容器的焊缝处必然存在焊接残余应力，是焊接裂纹发生开裂的主要影响因素。
焊接过中温度分布高度集中，由此产生的残余应力和变形不仅会严重影响复杂焊接工件的后期加工精度和尺寸，还会对压力容器的结构构件、结构刚度、静载荷产生影响，大大降低生产工的使用寿命。
在此基础上，下文讨论了高压容器残馀应力焊接的有限元方法，以供参考。
关键词：高压容器焊接；残余应力；有限元分析引言高压容器适用于多个行业领域，如在电厂、石油化工、科研、能源及军事等领域都获得了较为广泛的运用。
在运行原理上，高压容器主要是完成热传导、物质相态分离以及实现高压生产等，在切实保证产品质量水平的同时，最终提升生产效率水平。
但是，高压容器本身具备高压、易燃易爆炸、剧毒等潜在危险，一旦相关操作与管理人员的安全意识不足，出现违规操作及使用的情况，将很容易引发相应的事故，给群众的财产和生命安全造成严重威胁。
1 汽轮机高压隔板的结构型式汽轮机隔板按其结构形式不同，可分为围带式隔板、自带冠式隔板、旋转隔板、直焊式隔板和反动式隔板等，汽轮机高压隔板主要采用的是围带式隔板。
围带式隔板主要由隔板外环、隔板内环、叶栅和径向汽封体构成，叶栅由内、外围带和静叶片焊接而成。
因此，围带式隔板的结构比较复杂，焊接填充量大，焊缝质量要求高。
2 高压容器焊接残余应力的有限元分析调整焊接方法，采用手工焊打底、机械手自动焊填充和盖面底基采用焊丝混合气体屏蔽焊接(复盖电极手动电弧焊接适用于超出气体屏蔽焊丝干拉伸的焊接位置)，控制支撑焊接高度，使其低于刀片出口边和进口边平面 2~3mm，以保证焊接质量。
然后组装消弧线板，焊接到板条板两侧的焊接端，容易产生焊接错误的电弧起动和电弧闭合焊接放置在产品焊接端之外。
低相变点焊条焊接接头残余应力场的数值模拟
（ 阳船 舶 材 料 研 究 所 ， 南 洛 阳 ４ １ ３ ） 洛 河 ７ ０ ９
摘要 ： 基于大型有限元软件 Ａ ＳＳ分别对低相变点焊条 Ｌｒ（ ｗＴ ｎｏｎｌ ｍ ｅ ｌｅＥｅｔｄ） ＮＹ ， ＴＥ ｏ ｓｎａ ｍＴ ｐｒｕ ｌ ｒ ｅ Ｌ ｍ ｆ ｋ ｅ ａｒ ｃｏ
Ｕ 刖 昌
合 和 瞬态 、 线 性 分析 能 力 ， 非 使其 在 焊 接 模 拟技 术
焊 接是 涉 及众 多 学 科 的复 杂 物 理 、 学 过 程 ， 化 要 得到 一 个 高质 量 的 焊接 结 构 涉及 许 多 方 面 的 知 识。 因此计 算焊 接接 头 的残余应 力 和热应 力非 常 复 杂， 而且 影 响 焊 接残 余 应 力 的 因素 很 多 。 纯 的实 单 验 难 以全 面 了解 残余应 力 分布 复杂 而 多样 的特 点 。 测量残余应 力的方法主要有 盲孔法 、 Ｘ射 线 衍 射 法、 磁性 测量 法等 ， 这些 方 法需要 专 门 的实验 设 备 ，
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iELEMENT SIMULATION OF THE EFFECT OF WELDING RESIDUAL STRESS ON HYDROGEN DIFFUSION
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0412;1961(2006)11;1221;06
ABSTRACT A sequential coupling calculation method on hydrogen di usion has been developed based on the nite element program{ABAQUS. Using this method, the e ect of welding residual stress on the hydrogen di usion was numerically simulated for the as{weld condition and postweld heat treatment (PWHT) condition. The di usion without the e ect of stress was also taken into account and compared with those with stress. The results show that hydrogen will di use and accumulate in the higher stress region under the existence of welding residual stress gradient. A low hydrogen concentration valley exists near the heat a ected zone(HAZ), which is caused by the long{range di usion of hydrogen to the high stress zone. After the PWHT, stress relaxation is obvious and the residual stress is greatly decreased, which in uences the hydrogen di usion and makes the hydrogen concentration decrease about 40%. Therefore, PWHT can e ectively improve the susceptibility of material to environment hydrogen cracking. KEY WORDS hydrogen di usion, welding residual stress, heat treatment, nite element simulation
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ACTA METALLURGICA SINICA
Vol.42 No.11 Nov. 2006 pp.1221{1226
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College of Mechanical and Power Engineering, Nanjing University of Technology, Nanjing 210009 Correspondent: GONG Jianming, professor, Tel: (025)83587291, E-mail: gongjm@.on
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