激光焊接的温度场及焊缝残余应力分析

低碳钢与不锈钢激光焊接应力场数值模拟激光焊接时由于激光束的能力密度高，局部的快速加热与冷却，在焊接过程中和焊接冷却后会产生相当大的焊接残余应力和残余变形。

它不仅可使焊缝产生裂纹，降低强度和韧性，而且这些残余应力与工作应力叠加，使结构的应力强度增加，影响焊接结构的安全可靠性。

因此为了保证结构的安全使用，准确的评估焊接结构的残余应力和变形已成为一个极为重要的研究课题。

激光焊接是不均匀的局部加热，工件温度变化范围较大，要经历急速升温和降温的过程，是非静态的。

材料在高温会发生相变，材料的机械性能和热物理性能均随温度变化，是非线性的。

所以激光焊接过程非常复杂，它包含相变、塑性和非线性等因素影响的热弹塑性问题。

只有借助与有限元法才能使这种复杂过程的数值分析与计算成为可能。

1焊接应力场的模型的建立本文采用顺序耦合方法进行焊接应力场的数值模拟。

将前一个分析的结果作为载荷施加到下一个分析中的方式进行耦合。

激光焊接应力应变场分析是典型的热- 应力顺序耦合分析，先模拟出温度场，再将热分析中得到节点温度作为“体载荷”施加到结构分析中。

2网格划分对激光焊应力场的计算时，采用和温度场模拟相同的网格。

在温度场的计算中，可将焊接过程看做是准稳态的过程，在长度方向可以取较短的一部分进行计算，而在应力应变场的计算中，模型尺寸的大小直接决定了焊接结构的约束状态，对应力及应变场的模拟结果影响很大。

如果在应力场的计算中采用和温度场模拟中一样的网格粗细大小，由于焊接长度的增加，会使得应力场计算的时间大大加长。

如果采用较粗的网格，就会损失一定的温度场计算的精度。

因此，需要在计算精度与计算时间之间做出妥协。

模型使用映射网格，在计算应力场之前，首先把间隙板中的单元全部杀死，然后在计算焊接过程的子步中，逐步激活间隙板中的熔融温度以上的单元加入计算，以此来模拟激光焊接熔池的形成。

这样，叠接的两块工件之间只有焊缝处的单元才结合在一起。

3材料的力学性能参数需定义20钢和304不锈钢的弹性模量E、热膨胀系数a、泊松比□、屈服强度（T s、热膨胀系数，材料塑性选项选取等向强化屈服准则。

焊接残余应力
焊接是经常用到的一种连接技术，它具有多种优点，如预热寿命长、强度高、结构轻、装配方便等，但是也存在一些缺点，其中最常见的问题之一就是焊接残余应力。

焊接残余应力不仅会影响焊接头的强度耐久性，还会产生残余变形，严重影响焊接零件的结构、性能和使用寿命。

因此，为了确保焊接头长期可靠工作，必须对焊接残余应力进行有效控制。

焊接残余应力的来源主要有焊接温度轮廓、过热、焊缝深度、材料物理参数、焊接条件等。

因此，为了控制焊接残余应力，应该采取一定的措施。

首先，必须准确控制焊接温度轮廓，确保温度下降的趋势合理。

焊接温度轮廓是控制焊接残余应力的关键因素，适当缩短焊接时间和提高焊接速度可以有效控制焊接残余应力。

其次，应该在焊接前按要求精确测量焊接深度和厚度，以保证焊接深度的准确性。

焊接深度和厚度的测量越准确，焊接残余应力就越低。

此外，应尽可能采用低热流密度焊接技术，同时应采用恰当的焊条材料，以均匀分布焊接热量，以减少焊接残余应力。

最后，在焊接过程中应注意有效地调节焊接条件，防止产生焊接残余应力。

例如，在焊接过程中可以控制流体压力，防止焊条因压力而变形；可以采用分段焊接原理，减少焊接残余应力；可以采取一定的调节措施，使焊接头水平接触。

总之，为了控制焊接残余应力，需要采取一定的措施，如控制焊接温度轮廓、准确测量焊接深度和厚度、采用低热流密度焊接技术、调节焊接条件等。

如果能够有效控制焊接残余应力，则可以延长焊接头的使用寿命，使焊接头有更好的性能和可靠性。

焊接接头的残余应力分析与消除技术焊接是一种常见的金属连接方式，广泛应用于工业生产和建筑领域。

然而，焊接过程中产生的残余应力可能会导致接头的变形、开裂和失效等问题。

因此，对焊接接头的残余应力进行分析和消除具有重要意义。

一、残余应力的形成原因焊接接头的残余应力主要来自于以下几个方面：1. 热应力：焊接过程中，焊缝周围的金属受到高温热源的加热，然后迅速冷却。

由于不同部位的金属冷却速度不同，会导致金属产生热应力。

2. 冷却收缩应力：焊接完成后，焊缝周围的金属在冷却过程中会发生收缩，由于焊缝两侧的金属受到约束，会产生冷却收缩应力。

3. 相变应力：某些金属在焊接过程中会发生相变，如奥氏体转变为马氏体，这种相变会引起金属的体积变化，从而产生相变应力。

二、残余应力的分析方法为了准确分析焊接接头的残余应力，可以采用以下几种方法：1. 数值模拟方法：利用有限元分析软件，对焊接接头进行模拟计算。

通过输入焊接过程中的热源参数、材料性能等数据，可以得到焊接接头在不同位置和方向上的残余应力分布情况。

2. 应力测量方法：利用应变计、应力计等仪器对焊接接头进行实时测量。

通过测量焊接接头的应变或应力，可以得到残余应力的大小和分布情况。

3. X射线衍射方法：通过对焊接接头进行X射线衍射分析，可以得到焊接接头中晶体的应变情况。

从而可以推导出残余应力的大小和分布情况。

三、残余应力的消除技术为了消除焊接接头的残余应力，可以采用以下几种技术：1. 预热与后热处理：通过在焊接前后对接头进行适当的预热和后热处理，可以改变接头的冷却速度，从而减小残余应力的大小。

2. 机械加工：通过对焊接接头进行机械加工，如磨削、切割等，可以改变接头的形状和尺寸，从而减小残余应力的大小。

3. 热处理：通过对焊接接头进行适当的热处理，如回火、退火等，可以改变接头的组织结构和性能，从而减小残余应力的大小。

4. 残余应力退火：通过对焊接接头进行退火处理，可以使接头中的残余应力得到释放，从而减小接头的变形和开裂风险。

Ｖｏｌ．２４Ｎｏ．４安徽工业大学学报第２４卷第４期Ｏｃｔｏｂｅｒ２００７Ｊ．ｏｆＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２００７年１０月文章编号：１６７１－７８７２（２００７）０４－０３８４－０５Ｔ型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟丁林，周永涛，李明喜（安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山２４３００２）摘要：基于ＳＹＳＷＥＬＤ的焊接分析功能，采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况，应用ＳＹＳＷＥＬＤ软件的校正工具对三维高斯热源进行校核。

考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系，建立焊接过程的数学模型和物理模型，以不锈钢Ｘ５ＣｒＮｉ１８１０为例，对Ｔ型接头进行三维动态模拟。

结果表明：随焊接速度的减小，热循环在高温时刻停留时间增加，冷却速度减慢；随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力，最后趋向零。

关键词：温度场；应力场；应变场；有限元法中图分类号：ＴＧ４０２文献标识码：ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦｉｅｌｄａｎｄＳｔｒｅｓｓＦｉｅｌｄｏｆＴ－ｊｏｉｎｔＤＩＮＧＬｉｎ，ＺＨＯＵＹｏｎｇ－ｔａｏ，ＬＩＭｉｎｇ－ｘｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍａ＇ａｎｓｈａｎ２４３００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ，ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒａｉｎｆｉｅｌｄｄｕｒｉｎｇｌａｓｅｒｗｅｌｄｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＳＹＳＷＥＬＤｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｉｓｍｏｄｉｆｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｏｏｌｓｕｐｐｌｉｅｄｂｙＳＹＳＷＥＬＤｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏ－ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．Ｔ－ｊｏｉｎｔｗｅｌｄｉｎｇｏｆｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌＸ５ＣｒＮｉ１８１０ｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄ３Ｄｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｃｅａｓｅｉｎｇｔｉｍｅｏｆｈｅａｔ－ｃｙｃｌｅｉｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙｉｓａｌｓｏｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｖｅｌｏｃｉｔｙ．Ｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｄｉｓｔａｎｃｅ，ｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓｉｓｔｒａｎｓｌａｔｅｄｉｎｔｏｃｏｍｐｒｅｓｓｉｖｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｔｅｎｄｓｔｏｚｅｒｏ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ；ｓｔｒａｉｎｆｉｅｌｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ近年来，随着计算机技术和仿真算法的发展、完善，焊接模拟技术变得越来越重要，它不仅能够有效地提高产品的经济效益，还可以节省大量的时间。

焊接残余应力测量焊接残余应力是指焊接后残留在焊缝和母材中的应力。

焊接是一种常用的金属连接方法，通过将两个或多个金属部件加热至熔点，使其熔化并在冷却过程中形成连接。

然而，在焊接过程中，由于热量的不均匀分布和不同材料的热膨胀系数差异等原因，会产生残余应力。

焊接残余应力对焊接接头的性能和寿命有重要影响。

高残余应力会导致焊接接头在使用过程中发生变形、开裂等问题，甚至造成焊接接头的破坏。

因此，准确测量和控制焊接残余应力对于确保焊接接头的质量至关重要。

测量焊接残余应力的方法主要有两种：非破坏性测量方法和破坏性测量方法。

非破坏性测量方法包括应变测量法、超声波法、磁性法和光学法等，这些方法可以在不破坏焊接接头的情况下进行应力测量。

破坏性测量方法主要是通过对焊接接头进行切割、拉伸、压缩等试验，然后通过测量变形和应力的变化来推断焊接残余应力。

应变测量法是一种常用的非破坏性测量方法。

该方法通过在焊接接头表面或母材上粘贴应变片，利用应变片的形变来计算残余应力。

应变片的粘贴位置应选择在焊缝附近，以获取最准确的应力测量结果。

应变测量法适用于各种类型的焊接接头，包括焊缝、角焊缝和对接焊缝等。

超声波法是另一种常用的非破坏性测量方法。

该方法通过利用超声波在材料中的传播速度和衰减来测量焊接接头中的应力。

超声波法可以测量焊接接头中的内部应力分布，对于大型和复杂结构的焊接接头尤为适用。

磁性法是一种基于磁性材料磁化特性的测量方法。

焊接接头中的残余应力会改变材料的磁性，通过测量磁性材料的磁场变化可以推断出焊接接头中的应力分布情况。

磁性法适用于各种类型的焊接接头，包括不锈钢、铝合金等。

光学法是一种通过测量焊接接头表面的位移和形变来推断残余应力的测量方法。

该方法可以使用光栅、激光干涉仪等设备进行测量，具有高精度和非接触的特点，适用于各种类型的焊接接头。

焊接残余应力的测量对于确保焊接接头的质量和安全至关重要。

选择合适的测量方法，并采取相应的措施来降低残余应力，可以有效提高焊接接头的性能和寿命。

焊接残余应力产生原因分析及消除方法摘要：焊接应力即是在焊接结构时由于焊接而产生的内应力，它可以依据产生作用的时间被分为焊接瞬时应力和焊接残余应力。

所谓焊接瞬时应力是指在焊接的过程中某一个焊接瞬时产生的焊接应力，它是会跟着时间的变化而发生变化的，而在焊接之后，某一个受到焊接的焊件内还残留的焊接应力被称为焊接残余应力。

关键词：焊接残余应力；原因；消除方法1产生焊接残余应力的原因之所以会产生焊接残余应力，主要是由于焊件在焊接的过程中所受到的加热是不均匀的。

按照焊接残余应力的发生来源，可将焊接残余应力分为直接应力、间接应力和组织应力三种。

（1）直接的焊接应力是焊接残余应力所产生的最主要的原因，它是受到不均匀的加热和冷却之后所产生的，根据加热和冷却时的温度梯度而发生变化。

（2）间接的焊接应力则是焊件由于焊前的加工状况造成的应力。

焊件在受到轧制和拉拔时会产生一定的残余应力。

间接的残余应力如果在某一种场合下叠加到焊接的残余应力上去，焊件受到焊接发生变形，也会将其影响附加到焊接残余应力上去。

而且，焊件一旦受到外来的某一种约束，产生相应的附加应力，也属于间接应力的范畴。

（3）组织应力也就是由相变造成的比容变化而产生的应力，它的产生是由于焊件的组织发生了变化。

虽说组织应力会由于含碳量和材料其他成分的不同而产生差异，但我们一般都会将其所产生的影响进行分析研究。

2焊接残余应力控制方法2.1焊接结构焊接是产生焊接残余应力的根本原因，减少焊缝数量和尺寸能有效减少焊接量，通过控制焊接量可有效减少应力。

在同等焊接强度下，焊缝尺寸较小的，其焊接残余应力较小。

应尽量避免多条焊缝在同一部位集中，焊缝距离过近时，焊缝间会产生耦合，形成复杂残余应力场，焊缝间距离一般应大于3倍板厚且不小于100mm。

应尽量采用刚度较小的焊接接头形式，其结构拘束度小，能够通过变形释放焊接应力，残余应力较小。

2.2焊接工艺结构组件拆分、焊前预热、焊接参数设置、焊接顺序等对焊接应力影响较大。

焊接接头的残余应力分析与控制焊接接头是工程中常见的连接方式之一，它通过熔化两个或多个金属工件并使其冷却固化，形成一个稳定的连接。

然而，焊接过程中会产生残余应力，这些应力可能会导致接头的变形、裂纹和失效。

因此，对焊接接头的残余应力进行分析与控制是非常重要的。

首先，我们需要了解焊接接头残余应力的形成原因。

焊接过程中，高温会使金属发生热膨胀，而冷却过程中又会发生热收缩。

这种热膨胀和热收缩的不均匀性会导致接头产生应力。

此外，在焊接接头中，还存在着熔化金属和固态金属之间的相互转化，这也会引起残余应力的产生。

接下来，我们来分析焊接接头残余应力的影响。

首先，残余应力会导致接头的变形。

由于应力的存在，接头可能会发生弯曲、扭曲等变形现象，从而影响其正常的使用。

其次，残余应力还会增加接头的脆性，使其更容易发生裂纹。

一旦裂纹形成，接头的强度和耐久性将大大降低，甚至可能导致接头的失效。

此外，残余应力还可能引起接头材料的变质和变色，从而影响其外观和质量。

为了控制焊接接头的残余应力，我们可以采取一些措施。

首先，合理选择焊接参数是非常重要的。

焊接参数包括焊接电流、焊接速度、焊接时间等，通过调整这些参数，可以控制焊接过程中的温度和冷却速度，从而减小残余应力的产生。

其次，采用适当的焊接方法也可以有效控制残余应力。

例如，采用预热和后热处理可以缓解焊接接头的应力，减小残余应力的程度。

此外，选择合适的焊接材料和焊接工艺也是控制残余应力的关键。

除了上述方法，还可以通过残余应力分析来控制焊接接头的质量。

残余应力分析是通过数值模拟或实验测试来评估接头中的残余应力分布和大小。

通过分析残余应力的分布情况，可以确定应力集中区域，并采取相应的措施进行改进。

例如，可以通过增加填充材料或改变焊接顺序来减小应力集中区域的应力。

此外，还可以通过优化焊接接头的设计来减小残余应力的产生。

例如，采用圆角设计可以减小应力集中，从而减小残余应力的程度。

综上所述，焊接接头的残余应力分析与控制是确保接头质量和可靠性的重要环节。

3Cr13/DC01激光焊接焊缝组织和性能分析CO2激光焊由于具有良好可控性、功率高、光束质量高和使用寿命长的优点受到人们广泛的采用。

本文选用2mm厚的DCO1冷轧钢板,打孔后和4mm直径的3Cr13圆柱进行窄间隙配合,用2.5KW功率、0.8mm/s焊接速度、光斑直径为0.5mm 的CO2激光进行焊接。

焊接后组织显示,显微组织在各个形成区都各不相同,通过观察发现,熔合区的组织主要为柱状晶,且形态为狭长状。

进一步观察发现,柱状晶是沿着熔合区到焊缝中心的方向上生长的,在3Cr13/DC01焊缝中心区的组织为微小的等轴晶。

XRD物相分析结果显示焊缝区域主要由铬锰硅构成,焊缝区还有一定量的CrMn3,CrMn3具有较高的硬度以及良好的耐磨性能,提高材料的综合性能。

力学性能试验包括硬度试验、破坏断口试验,硬度结果显示焊缝处的显微硬度介于母材显微硬度之间,这是因为3Cr13母材组织为马氏体,而焊缝组织为珠光体+马氏体,珠光体具有良好的韧性,珠光体的存在使得硬度降低,但是韧性相应的增加。

焊缝区的硬度显示的不均匀,这是由于马氏体的分布不均匀造成的;破坏试验的扫描断口分析结果显示焊缝区的断裂机制主要呈现解理断口特征,母材则呈现韧窝断口特征。

采用ANSYS数值模拟软件对3Cr13/DCO1材料在激光焊接中的温度场、焊接的热应力场以及在3Crl3轴受到不同冲击载荷下的应力场进行研究。

数值模拟后的计算结果显示,激光焊接过程中,随着热源的移动,温度场一直保持准稳态;焊接过程中的热应力随着时间的进行而增大。

焊接后冷却时的最大残余应力为13MPa,焊接后工件变形0.014mm,焊后的工件收到的残余应力小,工件变形小。

施加70N的载荷受到的应力为81.6MPa,而焊缝处材料的屈服极限为610MPa,显然不能破坏焊缝的形态,现行参数下的焊缝质量优良。

焊接变形与残余应力的数值模拟分析随着工业技术的发展，焊接已经成为了现代制造业中不可或缺的一种加工工艺。

焊接的应用范围非常广泛，从车辆制造到建筑结构，从航空航天到电子竞技设备，焊接技术都有所涉及。

然而，焊接过程中会产生残余应力和变形问题，严重影响焊接件的品质和性能，甚至可能导致失效。

因此，了解焊接变形和残余应力问题，进行数值模拟分析是非常重要的。

一、焊接变形焊接变形是焊接过程中最常见的问题之一。

变形不仅影响焊接件的外观美观，还会影响其安装和使用。

焊接变形的产生原因有很多，其中包括热应力、物理收缩、材料弹性性质的变化等。

因此，减少焊接变形是焊接过程中必须解决的技术问题。

在数值模拟中，我们一般采用有限元法来模拟焊接变形。

这种方法可以对焊接前后零件的状态进行精确的数值计算。

在计算过程中，我们需要考虑材料的物理性质、热加工条件和焊接过程中零件的固定方法等。

通过数值模拟，我们可以预测焊接变形的量、方向和位置，从而采取相应的措施进行修正，保证焊接件的完整性和质量。

二、残余应力焊接残余应力是指焊接过程中留下的静态应力。

这种应力会影响焊接件的耐用性和安全性，容易引起裂纹和变形。

在某些情况下，焊接残余应力甚至可能导致焊接件的失效。

因此，减少焊接残余应力是非常重要的。

数值模拟还可以用来分析焊接残余应力。

在数值模拟时，我们一般采用热-弹性-塑性的有限元法进行计算。

这种方法考虑了焊接过程中不同材料之间的热胀缩差异、热致塑性变形和残余应力等因素。

通过数值模拟，我们可以预测焊接件上的残余应力分布情况，从而采取相应的措施进行消除或者减少。

三、模拟结果的验证由于焊接变形和残余应力问题十分复杂，需要考虑很多因素。

因此，数值模拟结果仅供参考，需要进行实验验证。

提高焊接件的精度和焊接品质，可以采用慢速焊接、增加支撑和焊接等离子体，并对焊接过程中的参数进行充分的控制。

同时，可以使用补偿焊接，通过防止变形和残余应力问题的技术手段，来消除材料的塑性变形和残余应力。

激光熔覆残余应力场分析作者：蒋红英来源：《职业·中旬》2011年第01期在特殊形状的零件加工、仿真成型和新材料合成等领域，激光熔覆越来越受到人们的重视。

而研究熔覆层止裂、气孔和微裂纹的分布、熔覆层的耐磨损、抗腐蚀等性能，都和熔覆层的应力分布状态密切相关。

研究熔覆层的热应力、相变应力和残余应力的大小、受力状态，对消除和改善应力状态，显得更为迫切。

一、激光熔覆残余应力分析1.产生原因激光熔覆残余应力产生的原因主要是：（1）局部热输入造成温度分布不均匀，使得熔池及周围材料产生热应力，在冷却和凝固时相互制约而引起局部热塑性变形，进而产生热应力；（2）熔凝区存在温度梯度且冷却速率不一致，熔池材料在凝固时因相变体积变化不均及相变不等时性产生的相变应力，进而引起不均匀塑性变形而形成相变残余应力。

2. 裂纹形成激光熔覆层裂纹是在凝固温度附近形成的热裂纹，主要是由于凝固温度区间，初生的发达枝晶会相互钩连形成一个结晶固态网，造成枝晶间的液体封闭。

在应力的作用下，固态晶体本身的变形可强烈发展，晶体间残存的液体却不易自由流动，从而造成枝晶间液态金属凝固收缩时没有足够的液体补充。

当应力较大而熔覆层的韧性不好时就会形成宏观裂纹的产生，而当应力较小或熔覆层的韧性较好时就会形成微观裂纹或不形成裂纹。

3.减小残余应力措施根据残余应力的形成机理，可以采取一些工艺措施来消除或降低残余应力的不利影响，甚至同时引入有益的残余应力分布。

（1）对于受热不均匀，可以对熔覆的基体材料进行一定温度的预热，将会有效地降低温度梯度和热应力，有利于抑制熔覆层裂纹产生。

Dekumbis 在马氏体不锈钢X20Crl3和奥氏体不锈钢X2CrNiMol812两种基材上分别激光熔覆Stellite6合金，并分别进行了预热与不预热试样中激光熔覆层残余应力的测定。

其结果表明基材在激光熔覆前进行预热对减少熔覆层中的残余拉应力是有效的。

（2）激光熔覆中产生拉应力的重要原因之一就是熔覆材料与基体材料线膨胀系数的差异，合理选择线膨胀系数小于或者等于基体材料线膨胀系数的熔覆材料是一种减小残余拉应力和开裂敏感性的有效方法。

焊接质量控制中焊接接头残余应力的数值模拟分析焊接是一种常用的金属连接工艺，广泛应用于各个领域。

然而，焊接过程中，会产生残余应力，这对焊接接头的质量和性能有着重要的影响。

因此，通过数值模拟分析焊接接头的残余应力，可以帮助我们更好地控制焊接质量。

1.研究目的本文旨在通过数值模拟分析焊接接头的残余应力，深入了解焊接接头的力学特性，并探讨残余应力对焊接接头质量的影响。

通过分析结果，寻找降低焊接接头残余应力的方法，提高焊接质量。

2.数值模拟分析方法2.1 界面模型搭建首先，根据实际焊接接头的几何形状和尺寸，使用CAD软件建立焊接接头的三维模型。

然后，利用有限元软件将焊接接头模型离散化为有限元网格模型，确定网格的划分密度。

2.2 焊接热源模型通过研究焊接过程中热源的分布和传递规律，建立焊接热源模型。

考虑到焊接过程中的瞬态热传导、相变和非线性特性，选取合适的热传导方程和边界条件，计算焊接过程中的温度场分布。

2.3 应力模型建立根据焊接接头的材料性能和焊接过程中的温度场分布，采用线弹性力学理论，建立焊接接头的应力计算模型。

通过求解弹性力学方程，得到焊接接头的残余应力分布。

3.数值模拟分析的结果与讨论通过数值模拟分析，我们得到了焊接接头的残余应力分布图。

从图中可以看出，在焊接接头的熔池附近，残余应力呈现高应力区域，随着距离熔池的增加逐渐减小。

此外，在焊接接头的焊缝区域也存在较高的残余应力。

针对焊接接头的残余应力分布，我们可以得出以下结论和建议：3.1 结论1) 焊接接头的残余应力分布与焊接过程中的温度场密切相关。

熔池区域附近和焊缝区域往往存在较高的残余应力。

2) 焊接接头的残余应力对焊接质量和性能有着重要的影响。

高残余应力可能导致裂纹和变形，降低焊接接头的强度和寿命。

3.2 建议1) 优化焊接工艺参数，控制焊接温度和热输入，以减小焊接区域的残余应力。

2) 采用合适的焊接序列和填充材料，使焊接接头的温度场均匀分布，减少残余应力的集中。

金属焊接残余应力的激光超声无损检测研究一、本文概述随着工业技术的快速发展，金属焊接作为一种重要的连接工艺，广泛应用于航空、航天、船舶、能源等领域。

然而，金属焊接过程中产生的残余应力常常导致构件的变形和失效，严重影响了结构的安全性和使用寿命。

因此，对金属焊接残余应力的无损检测研究具有重要意义。

近年来，激光超声无损检测技术以其非接触、高精度、高灵敏度等优点，在材料缺陷和应力检测领域受到了广泛关注。

本文旨在探讨激光超声无损检测技术在金属焊接残余应力检测中的应用，为相关领域的研究和实践提供借鉴和参考。

本文首先介绍了金属焊接残余应力的形成机制及其对结构性能的影响，阐述了残余应力无损检测的重要性和必要性。

然后，详细介绍了激光超声无损检测技术的原理、特点和发展现状，重点分析了激光超声在金属焊接残余应力检测中的适用性。

接着，通过理论分析和实验研究，探讨了激光超声无损检测技术在金属焊接残余应力检测中的关键问题，包括激光参数的选择、超声信号的提取与处理、应力与超声信号的关系等。

总结了激光超声无损检测技术在金属焊接残余应力检测中的优势和局限性，并展望了其未来的发展方向。

本文的研究不仅有助于深入理解激光超声无损检测技术在金属焊接残余应力检测中的应用，也为该技术的进一步发展和优化提供了有益的参考。

本文的研究成果对于提高金属焊接结构的安全性和可靠性，促进相关领域的科技进步和产业发展具有重要意义。

二、激光超声无损检测技术原理激光超声无损检测技术是一种基于激光与物质相互作用产生的超声波来检测材料内部缺陷的方法。

其基本原理是利用高能激光脉冲照射在金属焊接接头表面，激光能量被材料吸收后迅速转化为热能，导致材料局部区域迅速加热并扩张，产生热弹效应。

这一效应会在材料内部激发出超声波，这些超声波在材料内部传播时会受到材料内部应力、缺陷等因素的影响，从而发生反射、折射和散射等现象。

通过检测这些超声波的传播特性，如振幅、相位、传播速度等参数的变化，可以推断出材料内部的应力分布和缺陷情况。