不同厚度堆焊层表面残余应力分析

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文档主要内容

文档类型： 科研论文
适用人群： 焊接工程、材料科学、机械制造等领域的研究人员、工程师及相关专业学生

文档可解决的实际问题：
该论文系统研究了堆焊层厚度对焊接残余应力的影响规律，通过有限元数值模拟与盲孔法实验验证相结合的方式，为焊接修复工艺中堆焊层厚度的选择提供了数据支撑和理论依据，有助于优化工艺参数、控制残余应力分布、提升修复层质量。

核心内容与结论：
论文以Q235低碳钢钢板为研究对象，采用有限元软件MSC.Marc建立四种不同厚度（2 mm、3 mm、4 mm、5 mm）的堆焊焊道模型，通过热-结构耦合功能模拟焊接过程，获取了沿焊缝不同方向的三维残余应力分布曲线。模拟结果显示，堆焊层厚度为2 mm、3 mm、4 mm、5 mm时，焊缝纵向拉伸应力分别为191 MPa、305 MPa、423 MPa、628 MPa，表明随着堆焊层厚度增加，表面残余应力呈上升趋势。

为验证模拟结果的准确性，在Q235钢板基体上铣削不同深度沟槽，采用D112焊条进行手工电弧堆焊，并通过盲孔法实测堆焊层残余应力值。实验测得对应厚度下的纵向拉伸应力分别为267 MPa、353 MPa、577 MPa、773 MPa，同样证实了堆焊层越厚，表面残余应力越大的规律。

对比分析与建议：
有限元模拟结果与盲孔法实测数据存在一定差距，主要原因是模拟中堆焊材料的力学参数设置与实际材料存在偏差。但两者在应力随厚度变化的趋势上高度一致，说明在提高材料参数精度的条件下，有限元模拟能够有效指导焊接残余应力的研究。该论文为焊接修复层厚度设计提供了可靠的参考依据，建议后续研究进一步优化材料本构参数，以缩小模拟与实验的定量差异。