《異種鋼焊接接頭殘餘應力理論預測的基礎問題研究》是依託重慶大學，由鄧德安擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：異種鋼焊接接頭殘餘應力理論預測的基礎問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄧德安
- 依託單位：重慶大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
以核電設備中典型結構材料奧氏體不鏽鋼、鎳合金和低合金高強鋼的焊接接頭為研究對象，採用物理實驗與數值模擬技術相結合的方法，對焊接殘餘應力理論預測的若干基礎問題進行深入研究。一方面通過設計合理的實驗方案，測量母材和焊縫金屬的高溫力學性能、固態相變相關參數和退火效應溫度等，為數值模擬提供準確的材料數據。另一方面開發可變長度熱源模型以及考慮加工硬化、退火效應和固態相變的先進材料模型來高效、高精度地模擬厚大焊接接頭的殘餘應力。利用實驗測量的材料數據和所開發的數值模擬方法，澄清材料的屈服強度、加工硬化、退火效應及固態相變等對焊接殘餘應力的影響。本項目的目標是通過數值模擬結果與實驗的反覆比較和驗證，最終確立預測焊接殘餘應力的高效、高精度熱-冶金-力學耦合的有限元計算方法。該數值模擬方法將是核電設備中關鍵焊接接頭結構完整性和使用壽命評價的有效工具，同時它也能用於指導制定合理的焊接工藝和最佳化焊接接頭設計。
結題摘要
本項目的主要目標是開發高精度材料模型和高效計算方法來模擬各種焊接接頭的殘餘應力。在本研究中，重點研究了幾種核電和火電等高端裝備中的異種鋼焊接接頭的殘餘應力的分布特徵以及在建築鋼結構中的一些典型厚大焊接接頭和結構的焊接殘餘應力分布特徵。取得的主要研究成果包括：（1）基於實驗測量和數據收集，初步建立了包括奧氏體不鏽鋼、鎳基合金和低合金高強度鋼在內的數種典型結構材料的溫度依存的熱物理和力學性能資料庫，為準確計算這些材料的焊接殘餘應力奠定了基礎。（2）開發了固態相變材料模型來高精度地模擬如P91/P92等材料的焊接殘餘應力。同時，採用數值Satoh實驗澄清了固態相變在焊接殘餘應力形成過程中所起的作用。（3）開發焊後熱處理計算方法，研究了焊後熱處理對P91鋼焊接殘餘應力的影響。（4）澄清了加工硬化準則和退火軟化效應對奧氏體不鏽鋼和鎳基合金的焊接殘餘應力計算精度的影響，針對工程實際套用，在平衡實用性與計算精度的條件下，推薦了簡便材料模型。（5）針對厚大焊接接頭，在考慮結構和材料特點的前提下，提出了高效的熱源模型來模擬焊接殘餘應力。（6）詳細研究了SUS304/Q345異種鋼接頭的焊接殘餘應分布特點。（7）開發高精度的材料模型，數值模擬了P92/SUS304異種鋼多層多道焊接接頭的殘餘應力。基於數值模擬結果詳細分析了焊接殘餘應力的分布特徵。（8）採用本研究開發的數值模擬方法計算了核電中幾種典型異材焊接接頭的殘餘應力。 本研究取得的成果使採用數值模擬方法高精度地預測複雜形狀、厚大形狀和異種鋼焊接接頭的殘餘應力成為了可能。項目取得的研究成果不僅實質性地推動了計算焊接力學學科的發展，本項目開發的數值計算方法也具備較高工程套用價值，這些計算方法可以直接用於如核電、火電等高端裝備中典型焊接接頭的殘餘應力的理論預測。
