多重热循环和约束条件对P92钢焊接残余应力的影响

邓德安^1,2，任森栋¹，李索¹，张彦斌¹

1. 重庆大学材料科学与工程学院2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室

摘 要：系统地研究了在经受多重热循环的作用下,P92钢板中焊接残余应力的演化过程与形成机理。基于SYSWELD有限元软件,开发了计及"热-冶金-力学"耦合的计算方法,数值模拟了Satoh试验和2道重熔平板接头的应力场。在数值模拟中,详细考虑了固态相变引起的体积变化、屈服强度变化和相变塑性对残余应力形成过程的影响。同时,采用了盲孔（HD）法和X射线衍射（XRD）法测量了P92钢两道非熔化极气体保护焊（TIG）重熔的平板接头残余应力分布。计算结果和实验结果表明2者吻合较好,验证了所采用的计算方法的有效性和准确性。模拟结果表明,P92钢两道重熔平板接头的纵向残余应力呈现出清晰的拉-压相间分布形态。每道焊缝及其热影响区（HAZ）的纵向残余应力为压应力,HAZ外侧附近产生了较大的纵向拉应力。此外,还采用数值模拟方法探究了横向拘束对焊接残余应力的影响,数值模拟结果表明,横向约束可以明显降低横向残余应力,特别是焊缝端部的应力峰值。

关键词：固态相变;残余应力;数值模拟;多重热循环;Satoh试验;