奥氏体不锈钢多层焊残余应力测试与数值模拟研究的任务书.docx

奥氏体不锈钢多层焊残余应力测试与数值模拟研究的任务书
一、研究背景
奥氏体不锈钢在工业领域应用广泛，其在高温、高压下具有良好的耐腐蚀性能和机械性能，被广泛运用于石油化工、核能等领域。但是在其工业应用中，多层板材的焊接过程中，会产生残余应力，对材料性能及工艺连续性等方面产生影响，故研究多层焊接中的残余应力问题是十分必要和迫切的。
二、研究内容
该研究将通过实验测量奥氏体不锈钢多层焊接的残余应力值，并运用数值模拟方法对其进行分析研究。具体研究内容如下：
1.实验测量多层板材焊接后残余应力
实验采用非破坏性测试方法，对奥氏体不锈钢多层板材在多次焊接后的残余应力进行测试。通过测量奥氏体不锈钢多层板材的位移及变形等参数，计算其在焊接后的残余应力情况。
2.建立奥氏体不锈钢多层焊接数值模型
建立奥氏体不锈钢多层板材焊接的三维数值模型，并对其进行计算模拟，得出该模型在焊接后的应力分布情况和应变变化情况。同时，分析不同焊接工艺条件下的应变和应力变化规律，探究其影响因素。
3.研究多层焊接残余应力的影响因素
通过实验数据和数值模拟分析结果，研究不同工艺参数下焊接多层板材残余应力的影响因素，包括板材厚度、板材材料、焊接温度、焊接速度、焊接过程气体温度和气体流量等因素，并探讨焊接过程中如何减少残余应力。
三、研究意义
1.深入研究奥氏体不锈钢多层板材焊接中残余应力的规律和影响因素，对提高奥氏体不锈钢多层板材的焊接质量具有重要意义。
2.数值模拟方法能够定量分析残余应力的大小、分布和影响因素，有助于科学设计焊接工艺，提高焊接工艺的可控性和精度。
3.实验测量多层板材残余应力并进行数值模拟研究，为奥氏体不锈钢多层板材相关领域提供了可靠的理论研究基础和数据支持。
四、研究方法与技术路线
1.实验部分
实验测量焊接板材的残余应力采用非破坏性测试方法，利用多个传感器测定板材不同点的位移和应变，运用适合压应力与推应力测量的方法对残余应力进行计算。
2.数值模拟部分
建立奥氏体不锈钢多层板材焊接的三维数值模型，运用有限元方法进行计算模拟，在焊接贸易过程中引入相关的物理模型、边界条件及材料本构参数等，并进行后处理结果分析。
3.技术路线
数据收集：搜集奥氏体不锈钢多层板材焊接需求数据
建立模型：运用CAD建模，建立奥氏体不锈钢多层板材焊接三维模型
数值计算：采用Adams、ABAQUS或其他常用的数值模拟计算软件，进行计算分析
实验测量：析出不同传感器的变化数据
分析评估：沟通研究结果，提出问题，分析数据。
五、研究进展与安排
1.第一阶段：调研及准备工作。(2个月)
对奥氏体不锈钢多层板材的焊接过程及残余应力相关领域做较为全面的了解，准备研究中需要用到的实验仪器设备和数据分析软件等。
2.第二阶段：实验测量及数据处理。(4个月)
采用非破坏性测试方法，对不同焊接条件下的奥氏体不锈钢多层板材进行实验测量，并对实验数据进行数据分析，得出残余应力的大小和分布规律。
3.第三阶段：数值模拟计算。(6个月)
建立奥氏体不锈钢多层板材焊接的三维数值模型，分析不同焊接条件下的应力与应变分布，研究焊接过程中的影响因素。
4.第四阶段：研究结果分析评估。(2个月)
对实验测量和数值模拟计算结果进行对比分析，总结奥氏体不锈钢多层板材焊接残余应力的规律和影响因素，并提出优化焊接工艺的方案。
6、参考文献
1.徐家军,丁建平,黄艳.奥氏体不锈钢多层板材异材料接头[J].焊接学报,2013,34(10):6-9
2.张伟,张柏林,李雨龙,等.激光焊接接头焊后残余应力预测方法研究[J].中国激光,2016,43(2):1-7
3.Zhou,LM,Wang,QS,&Jiang,H.[J].ChineseJournalofMaterialsResearch.(2013).2-4，9.
4.杨志敏,吴强,张武德,等.奥氏体不锈钢板料组织与性能的研究[J].锻压技术,2014(6):45-49.