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調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的方法

時(shí)期:2024-01-09 20:39:06 點(diǎn)擊數(shù):48

 調(diào)整殘余應(yīng)力場(chǎng)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力的方法


(1)預(yù)過載法

假如在含有應(yīng)力集中的試樣上施加拉伸載荷,直到在缺口處發(fā)生屈服,并伴有一定的拉伸塑性變形,卸載后,載缺口及其附近發(fā)生拉伸塑性變形處將產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,而在試樣其它截面部位將有與其相平衡的低于屈服點(diǎn)的拉伸應(yīng)力產(chǎn)生。受此處理的試樣,在其隨后的疲勞試驗(yàn)中,其應(yīng)力范圍將與原始未施加預(yù)過載的試樣不同,即顯著變小,因此它可以提高焊接接頭的疲勞強(qiáng)度。研究結(jié)果表明,大型焊接結(jié)構(gòu)(如橋梁、壓力容器等)投入運(yùn)行前需進(jìn)行一定的預(yù)過載試驗(yàn),這對(duì)提高疲勞性能是有利的。


(2)局部加熱

采用局部加熱可以調(diào)節(jié)焊接殘余應(yīng)力場(chǎng),即在應(yīng)力集中處產(chǎn)生壓縮殘余應(yīng)力,因而對(duì)提高接頭疲勞強(qiáng)度是有利的。這種方法目前限用于縱向非連續(xù)焊縫,或具有縱向加筋板的接頭。


對(duì)于單面角接板,加熱位置一般距焊縫約為板寬的1/3,對(duì)于雙面角接板情況加熱位置為板件中心。這樣可以保證在焊縫內(nèi)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力,從而可以提高接頭的疲勞強(qiáng)度。不同研究者應(yīng)用該方法得到的效果有所不同,對(duì)單面角接板,提高疲勞強(qiáng)度145%~150%,對(duì)雙面角接板,提高疲勞強(qiáng)度70%~187%。


局部加熱位置對(duì)接頭的疲勞強(qiáng)度有重要的影響,當(dāng)點(diǎn)狀加熱是在焊縫端部處兩則進(jìn)行時(shí),則在焊縫端部的缺口處引起了壓縮殘余應(yīng)力,結(jié)果疲勞強(qiáng)度提高53%;但是當(dāng)點(diǎn)狀加熱是在焊縫端部試樣中心進(jìn)行時(shí),距焊縫端部距離是相同的,這雖然產(chǎn)生了同樣的金相組織影響,但由于殘余應(yīng)力為拉伸殘余應(yīng)力,則所測(cè)量到的接頭疲勞強(qiáng)度與非處理試樣相同。


(3)擠壓法

局部擠壓機(jī)制與點(diǎn)狀加熱方法相同,即均是靠壓縮殘余應(yīng)力提高接頭疲勞強(qiáng)度。但是其作用點(diǎn)是不同的,擠壓位置應(yīng)位于需要產(chǎn)生殘余壓縮應(yīng)力的位置。高強(qiáng)鋼試樣采用擠壓法其效果比低碳鋼更為顯著。


(4)Gurnnert's方法  

由于有時(shí)難以準(zhǔn)確地確定局部加熱法的加熱位置和加熱溫度,為了獲得滿意效果,Gunnert提出一種方法,該方法的要點(diǎn)是直接向缺口部位而不是附近部位加熱到能產(chǎn)生塑性變形但低于相變溫度55℃的溫度或550℃,然后急劇噴淋冷卻之。由于表層下金屬和其周圍未受噴淋的金屬冷卻的較晚,待其冷卻時(shí)收縮將在已冷卻表面上產(chǎn)生壓縮應(yīng)力。藉此壓縮應(yīng)力即可提高構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度。需要注意的是:為了使底層亦達(dá)到加熱目的,加熱過程要緩慢些,Gunnert建議加熱時(shí)間為3min,而Harrison建議加熱時(shí)間為5min。


Ohta采用此方法成功的防止了對(duì)接管道內(nèi)部產(chǎn)生疲勞裂紋。具體方法是管道外部采用感應(yīng)法加熱,里面用循環(huán)水冷卻。因此在管道內(nèi)部產(chǎn)生了壓縮應(yīng)力,因而有效地防止了疲勞裂紋在管道內(nèi)部產(chǎn)生。處理后對(duì)接焊縫管道的疲勞裂紋擴(kuò)展速率大為降低,達(dá)到與母材相同的裂紋擴(kuò)展速率。


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