不锈钢焊接管焊接应力和变形的研究动态

焊接应力和变形分析早在二十世纪30年代就已开始，但多为经验性的，直到二十世纪70年代初期大致奠定了焊接残余应力和变形理论的基础。但是，在研究过程中，数据获取只能通过试验手段，这样不但会增加成本，费时费力，还要受到许多条件前限制，结果数据误差也会很大。多年来，各国学者都对此进行了大量的研究，主要采用数值分析的方法来研究焊接应力与应变规律，包括焊接时动态的应力应变过程、焊接残余应力和残余应变、拘束度和拘束应力以及应力消除处理等。二十世纪70年代初，日本的上田幸雄等首先以有限元法为基础，对各相异性材料提出了考虑材料机械性能与温度有关的热弹塑性分析理论，导出了分析所需要的各中表达式，从而使复杂的动态焊接应力应变过程的分析成为可能。到了80年代，瑞典的JXarlsson等分析了大板拼接的焊接变形和应力，法国的J.B.Leblond对相变时钢的塑性行为进行了理论和数值模拟研究，并在此基础上发展了SYSWELD焊接专用软件。90年代，加拿大的J.Goldak等对从熔点到室温时的焊接应力进行了分析，提出了各个温度段的材料的本构方程[⑷。

国内对焊接应力和变形的分析起步于二十世纪70年代，首先是西安交通大学的楼志文等人把数值分析应用到焊接温度场和热弹塑性应力场的分析中，编制了有限元分析程序。上海交通大学焊接教研室在开发二维平面变形和轴对称的焊接热弹塑性有限元分析程序后，成功地将其用于薄板、厚板和不锈钢焊接管等焊接应力分析方面。在与日本大阪大学合作进行焊接温度场分析的同时，对三维焊接应力和变形问题也进行了共同研究，取得了不错的成果，并且已经应用到实际生产中。近几年来，科研工作者们在薄扳焊接失稳变形的研究也取得了进展，同时提出了预测焊接变形的残余塑变法。河北科技大学的闰俊霞等人运用有限元方法，对大型客车车身薄板结构焊接时采用的电铆焊、连续焊、断续焊及塞_残余应力进行了热一弹塑性数值模拟，分析了连续焊缝、电铆焊和塞焊残余应力分布特点。清华大学的岳红杰等人研究了焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力分布的影响以及矫正焊接变形的效果。以上这些研究主要针对低碳钢，而对于双相不锈钢焊接管的焊接残余应力和变形却很少研究。