论文摘要：振动时效的有限元分析-论文网
论文关键词：振动,时效,有限元分析
承德石油高等专科学校
无论在国内还是国外，振动消除残余应力都己经被广泛应用。目前，振动消除残余
应力不但被用在传统的重型机械和大型焊接构件、床身铸件、煤机产品、锅炉制造等方
面，而且许多其它行业也开始应用振动消除残余应力技术。目前，该项技术在铝合金试
件、化工设备领域、建筑领域、风机制造等方面都发挥着它的魅力。本文通过对试件进行振动时效处理，验证了对振动时效机理的分析及振动时效效果的判据。在此基础上，提出了用有限元模拟振动时效的想法，井作了初步的探讨。
一、振动时效前残余应力的有限元模拟
有限元分析以试验所用的对接焊薄板为研究对象，试件的尺寸单位为毫米，材质为低碳钢，焊缝与母材材质相同。我们近似认为它是以焊缝为对称轴，在考虑残余应力时只要考虑焊缝一侧即可。由于残余应力在沿焊缝方向的分布大致相同，所以将其看成无限大板，分析时选取一部分即可。
图1为模拟振前残余应力的网格划分及加载图。模型左端为焊缝处，延长度方向10等分，因靠近焊缝处应力较大，故在距左端0.1处进行网格细化。有限元采用面单元，119个节点，面面之间用强接触处理。左边和下边单向约束，右边自由，上边加载。
图2、3为第一、第二主应力分布图。
图1模拟振前残余应力的网格划分及加载图
图2第一主应力分布图
图3第二主应力分布图
二、振动时效的有限元模拟
上面通过对模型加载模拟了振动前残余应力的分布，现在要加上激振力，模拟振功
时效过程。图4.8为模拟激振力的网格划分及加载图，图4.9为Y方向上的应力。
图4模拟激振力的网格划分及加载图
图5Y方向上的应力分布
三、结果分析
加激振力前后沿远离焊缝方向节点的Y方向应力见表1。
表1节点对应的应力值
从上表可见，对残余应力的模拟与实际测量的应力值有一致的分布趋势。加上激振
力后残余应力的变化也与实际测量得到的变化趋势一致。当然，实际的振动时效过程是一个非常复杂的过程，涉及到各种参数的变化以及材料本身各种物理性能的变化。因此，用有限元来模拟整个振动时效过程是比较麻烦的事情，受到诸多方面因素的影响。如何模拟振动时效过程使其更贴近实际情况仍需做大量的工作。
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