SMA490BW耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟

户迎灿; 王秋影; 邱培现; 许骏; 廖子文

doi:10.7512/j.issn.1001-2303.2024.02.12

焊接工艺 | 浏览量 : 0 下载量: 1618 CSCD: 0

PDF
导出
分享
收藏
专辑

SMA490BW耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟
Numerical Simulation Analysis of Residual Stress in SMA490BW Welding and Post-Weld Heat Treatment
2024年54卷第2期页码：77-82
收稿：2023-06-27，

修回：2023-08-18，

纸质出版：2024-02-25
DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.02.12
稿件说明：

移动端阅览

户迎灿，王秋影，邱培现，等.SMA490BW耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟［J］.电焊机，2024，54（2）：77-82. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.02.12.

HU Yingcan, WANG Qiuying, QIU Peixian, et al.Numerical Simulation Analysis of Residual Stress in SMA490BW Welding and Post-Weld Heat Treatment[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(2): 77-82. DOI： 10.7512/j.issn.1001-2303.2024.02.12.

摘要

SMA490BW耐候钢焊接过程中会产生较大的残余应力，常使用去应力退火的热处理方式消除残余应力。建立了SMA490BW耐候钢的焊接过程和焊后热处理过程中的有限元模型，对焊接以及焊后热处理的残余应力场进行了有限元模拟和验证。通过引入材料的CREEP本构模型，利用Norton-Bailey指数方程模拟计算了焊后热处理时材料的蠕变行为，得到热处理对的焊接残余应力的影响。研究结果表明：使用CREEP本构模型，引入材料的蠕变行为可以较好地模拟焊接工件的焊后热处理过程中的应力应变变化，计算得到的残余应力值与实测值有较好的一致性。这为工业上优化SMA490BW耐候钢的焊接工艺、降低残余应力提供了理论支持。

Abstract

SMA490BW weathering steel is usually joined by welding. Residual stress will be generated during the welding process

which has a great impact on engineering application. In industry

annealing heat treatment is often used to reduce residual stress. This paper establishes a finite element model of the welding process and post-weld heat treatment process of SMA490BW

the finite element simulation of the residual stress field of welding and post-weld heat treatment were carried out

and it was proven correct through test. By introducing the CREEP constitutive model of the material

the Norton-Bailey exponential equation is used to simulate the creep behavior of the material during post-weld heat treatment

and the effect of heat treatment on the welding residual stress is obtained. The research results show that: using the CREEP constitutive model

introducing the creep behavior of material can better simulate the stress and strain changes during the post-weld heat treatment of the welded workpiece

and the simulated residual stress values are in good agreement with the measured values.

关键词

Keywords

references

李丹丹，张志毅，史春元 . 多次补焊对SMA490BW钢焊接过热区冲击性能的影响［J］. 热加工工艺， 2011 ， 40 （ 17 ）： 161 - 163+166 .

LI D D ， ZHANG Z Y ， SHI C Y . Influence of Multiple Repair Welding on Impact Toughness of Overheating Zone of SMA490BW Steel ［J］. Hot Working Technology ， 2011 ， 40 （ 17 ）： 161 - 163，166 .

张政军，丁阳喜，刘德佳，等 . 焊后退火对转向架SMA490BW/Q345E异种钢T型接头组织和性能的影响［J］. 机械工程材料， 2021 ， 45 （ 01 ）： 59 - 65 .

ZHANG Z J ， DING Y X ， LIU D J ， et al . Influence of Post-Weld Annealing on Microstructure and Performance of T-joint of SMA490BW/Q345E Dissimilar Steels in Bogie ［J］. Materials For Mechanical Engineering ， 2021 ， 45 （ 01 ）： 59 - 65 .

Liu Z ， Hu X ， Yang Z ， et al . Optimization Study of Post-Weld Heat Treatment for 12Cr1MoV Pipe Welded Joint ［J］. Metals ， 2021 ， 11 （ 1 ）： 127 .

Mitra A ， Prasad N S ， Ram G D J . Estimation of residual stresses in an 800 mm thick steel submerged arc weldment ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2016 ， 229 ： 181 - 190 .

Ren S ， Li S ， Wang Y ， et al . Finite element analysis of residual stress in 2.25 Cr-1Mo steel pipe during welding and heat treatment process ［J］. Journal of Manufacturing Processes ， 2019 ， 47 ： 110 - 118 .

Deshpande A A ， Tanner D W J ， Sun W ， et al . Combined butt joint welding and post weld heat treatment simulation using SYSWELD and ABAQUS ［J］. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers， Part L： Journal of Materials： Design and Applications ， 2011 ， 225 （ 1 ）： 1 - 10 .

段卫军，邓鸿剑，陈北平，等 . S355钢焊接温度场和应力场有限元分析［J］. 电焊机， 2021 ， 51 （ 2 ）： 31 - 36 .

DUAN W J ， DENG H J ， CHEN B P ， et al . Finite element analysis of welding temperature field and stress field of S355 steel ［J］. Electric Welding Machine ， 2021 ， 51 （ 2 ）： 31 - 36 .

Dong P ， Song S ， Zhang J . Analysis of residual stress relief mechanisms in post-weld heat treatment ［J］. International Journal of Pressure Vessels and Piping ， 2014 ， 122 ： 6 - 14 .

Penny R K ， Marriott D L . Design for Creep ［M］. London ： Chapman and Hall ， 1995 .

王顺兴 . 金属热处理原理与工艺［M］. 黑龙江：哈尔滨工业大学出版社， 2019 .

Gariboldi E ， Spigarelli S . Creep and high-temperature deformation of metals and alloys ［J］. Metals ， 2019 ， 9 （ 10 ）： 1087 .

编辑部网址： http：//www.71dhj.com http://www.71dhj.com