殘余應力消除
關注創建者：匿名 創建時間：2021-09-27
殘余應力消除的視頻教程
ABAQUS焊后熱處理消除焊接殘余應力的數值模擬（蠕變應力松弛）
以管道環焊縫焊接殘余應力為初始條件，考慮焊后熱處理的蠕變應力松弛機制，使用abaqus計算了PWHT后的殘余應力分布狀態。詳細講解了殘余應力導入過程及后處理。QQ1224294049 參考： https://www.yqgqt.org.cn/content/post/422113 https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12175
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abaqus子程序重構初始應力場（殘余應力）
利用ABAQUS Sigini 隱式子程序實現初始應力場（殘余應力場）的重構。在課程中結合實例講解了子程序編寫思路、隱式子程序轉顯示分析和實際使用過程中可能遇到的問題。
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abaqus 殘余應力模擬分析
殘余應力是不均勻的場等作用后仍留在物體內的自相平衡的內應力，ABAQUS可以模擬結構不對稱的工件，在冷鍛下，仍有部分應力殘留在工件內，形成殘余應力場，一般殘余應力的存在不利于工件結構穩定性以及耐使用性，通過模擬，可以預知殘余應力的位置及大小。
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殘余應力消除的實例教程
焊接殘余應力是焊接技術帶來的一個幾乎無法避免的缺陷，其危害眾所周知。焊后熱處理是一種消除焊接殘余應力常用的方法。
工程上主要采用退火處理，退火溫度越高、保溫時間越長，消除焊接殘余應力的效果就越好。但是溫度過高，使工件表面氧化比較嚴重，組織可能發生轉變，影響工件的使用性能，存在弊端。
蠕變應力松弛理論為熱處理消除焊接殘余應力提供了另一條思路，工件在較低溫度時會發生蠕變，材料內部的殘余應力會因應力松弛而得到釋放，只要保溫時間足夠長，理論上殘余應力可完全消除。在低溫消除焊接殘余應力時，材料的組織和性能變化甚微，幾乎不影響材料的使用性能，而且低溫處理材料表面的氧化和脫碳也比較小。這就可以在材料的力學性能和組織基本不變的情況下達到降低材料焊接殘余應力的目的，大大提高材料的使用壽命和性能，在工程上具有重要的意義。接下來在不同加熱溫度和保溫時間對試件進行退火處理，通過測定試件焊接殘余應力的降低程度，研究在熱處理消除焊接殘余應力過程中加熱溫度和保溫時間的等效性問題。
結果發現：熱處理對Q235鋼焊接殘余應力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應力過程中，溫度和時間存在著一個等效性，即加熱溫度低可以長時間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時間，它們在降低焊接殘余應力的效果上是很接近的。
下載地址：Q235鋼真實應力應變曲線研究
展開 熱處理法
熱處理就是利用殘余應力的熱松弛效應消除或降低殘余應力，一般采用退火、回火等方式進行處理。
圖11 熱處理之退火處理
靜載荷加壓，就是使工件產生整體或局部、甚至微區的塑性變形來調整工件的殘余應力。例如大型壓力容器，在焊接之后，在其內部加壓，即所謂的“脹形”，使焊接接頭發生微量塑性變形，以減小焊接殘余應力。
圖12 經過脹形處理的大型油罐
振動時效，英文叫做Vibration Stress Relief，簡稱VSR。振動時效處理是工程材料常用的一種消除其內部殘余內應力的方法，是通過振動，使工件內部殘余的內應力和附加的振動應力的矢量和達到超過材料屈服強度的時候，使材料發生微量的塑性變形，從而使材料內部的內應力得以松弛和減輕。
圖13 應變可量化式振動時效系統
機械處理，就是利用物體表面產生很小的塑性變形的方法來減小殘余應力，包括零件彼此碰撞、表面滾壓、表面拉制以及模具中表面校形精壓等。例如打鐵的好處之一就是消除殘余應力。
圖14 打鐵鍛造
文章來源：材料熱處理工程師
展開 焊接殘余應力對結構和構件的影響：
焊接殘余應力是構件還未承受荷載而早已存在構件截面上的初應力，在構件服役過程中，和其他所受荷載引起的工作應力相互疊加，使其產生二次變形和殘余應力的重新分布，不但會降低結構的剛度和穩定性而且在溫度和介質的共同作用下，還會嚴重影響結構的疲勞強度、抗脆斷能力、抵抗應力腐蝕開裂和高溫蠕變開裂的能力。
三、焊接應力的消除方法
目前采用的消除應力的失效方法有振動時效（消除30%~50%的應力）、熱時效（消除40%~70%的應力）豪克能PT時效（消除80%~100%的應力）。
預熱
對重要的焊接構件先進行整體熱時效，然后再現場與其他構件進行組合焊接的拼焊工藝是建筑鋼結構制造常采用的方法。其具有焊縫去氫、恢復塑形和消除應力的三重功能。一般認為熱時效的消除應力的效果為40%以上。
重熔
焊趾缺陷是一種焊道融合線上中難以避免的小而尖銳、連續的缺陷，往往成為結構疲勞破壞的裂紋源。
常采用TIG重熔工藝對焊趾進行修整，重建裂紋起裂前的狀態，降低由于焊趾缺陷所造成的應力集中現象，以延長疲勞壽命。
展開 <p><strong><u>什么是殘余應力？</u></strong></p><p>殘余應力是指消除外力或不均勻的溫度場等作用后，仍留在物體內的自相平衡的內應力。殘余應力存在于所有的機械結構中，機械加工和強化工藝、不均勻塑性變形或相變等都可能引起殘余應力。</p><p>比如<strong>加工工藝</strong>：</p><ul><li>塑性變形或焊接</li><li>鑄造部件的非均勻冷卻</li><li>鍛造過程</li></ul><p>比如<strong>表面處理</strong>：：</p><ul><li>噴涂</li><li>表面硬化</li></ul><p>殘余應力與一般的機械應力一樣，對結構的強度起著同樣的作用。但和外部載荷引起的應力不同，其很難用計算方式來進行預測。因此，需要一個可靠的方法進行準確測量，并且需要最大程度地減小對測量表面的損傷。</p><p><br></p><p><strong><u>測量殘余應力的方法</u></strong></p><p>基于應變片常用的兩種的殘余應力測定方法是：環芯法和鉆孔法。兩種方法的共同特點是，在工件上安裝應變花后，通過鉆取或取芯的機械過程，殘余應力狀態將發生變化。在這一過程中，殘余應力得到釋放，通過應變花測得過程前后應變的變化情況，可以計算出殘余應力。</p><p><strong>環芯法：</strong>即在應變花周圍提取環形槽。用機械法開一個環形槽，局部分割、釋放殘余應力，在測試位置粘貼電阻應變片，測量轉子鍛件在軸向和周向釋放的應變值，根據力學原理推算工件的殘余應力。
展開 ④ 對加工精度的影響：焊接殘余應力的存在對焊件的加工精度有不同程度的影響。焊件的剛度越小，加工量越大，對精度的影響也越大。
⑤ 對尺寸穩定性的影響：焊接殘余應力隨時間發生一定的變化，焊件的尺寸也隨之變化。焊件的尺寸穩定性又受到殘余應力穩定性的影響。
⑥ 對耐腐蝕性的影響：焊接殘余應力和載荷應力一樣也能導致應力腐蝕開裂。
焊接殘余應力對結構和構件的影響：焊接殘余應力是構件還未承受荷載而早已存在構件截面上的初應力，在構件服役過程中，和其他所受荷載引起的工作應力相互疊加，使其產生二次變形和殘余應力的重新分布，不但會降低結構的剛度和穩定性而且在溫度和介質的共同作用下，還會嚴重影響結構的疲勞強度、抗脆斷能力、抵抗應力腐蝕開裂和高溫蠕變開裂的能力。
三、焊接應力的消除方法
目前采用的消除應力的失效方法有振動時效（消除30%~50%的應力）、熱時效（消除40%~70%的應力）豪克能PT時效（消除80%~100%的應力）。
振動時效
振動時效處理是工程材料常用的一種消除其內部殘余內應力的方法，是通過振動，使工件內部殘余的內應力和附加的振動應力的矢量和達到超過材料屈服強度的時候，使材料發生微量的塑性變形，從而使材料內部的內應力得以松弛和減輕。
熱時效
熱時效就是把工件加熱到彈塑性轉變溫度，并保持有一定時間，使工件的殘余應力得到松弛，然后極為緩慢的降低溫度，使工件在冷卻之后處于低應力狀態。生產時間表明，如果在升溫、保溫和降溫過程中工藝參數選擇不當，或操作時不嚴格遵守合理的工藝規范，往往得不到消除應力的結果，甚至反而增大工件的應力。
豪克能時效
1、是目前最徹底消除焊接殘余應力并產生出理想壓應力的時效方法，豪克能時效消除80%~100%。
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在當今制造業的浪潮中，焊接技術作為連接金屬結構的核心工藝，其重要性不言而喻。然而，焊接過程中產生的殘余應力和微觀結構變化，常常對焊接接頭的性能和壽命產生深遠影響。為了優化焊接工藝、提高焊接質量，準確預測焊接殘余應力和微觀結構分布變得至關重要。在這一領域，Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，成為焊接仿真領域的先鋒。
焊接仿真：從復雜到精準的轉變
焊接過程涉及復雜的熱-力學行為，包括高溫下的相變
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實現可復現實驗結果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE
表殼增材應用案例
通過Simufact Additive增材仿真軟件對表殼增材工藝研究，軟件可以幫助研究不同的擺放角度對打印變形的影響、不同的支撐方式的影響、變形補償自動優化、打印后消除殘余應力熱處理等影響。該案例主要工藝過程為打印——線割——支撐移除。
在當今制造業的浪潮中，焊接技術作為連接金屬結構的核心工藝，其重要性不言而喻。然而，焊接過程中產生的殘余應力和微觀結構變化，常常對焊接接頭的性能和壽命產生深遠影響。為了優化焊接工藝、提高焊接質量，準確預測焊接殘余應力和微觀結構分布變得至關重要。在這一領域，Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，成為焊接仿真領域的先鋒。
焊接仿真：從復雜到精準的轉變
焊接過程涉及復雜的熱-力學行為，包括高溫下的相變
海克斯康
焊接仿真解決方案
海克斯康專業焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償等功能。
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、掌握噴丸三維模型的繪制
2、掌握顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解顯示動力學分析步的建立
4、學習噴丸強化分析的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018
在塑料制品的生產和應用過程中，殘余應力是一個不容忽視的問題。它可能導致產品性能下降，甚至引發變形或裂紋。因此，理解殘余應力的來源并采取有效措施至關重要 。
課程時間：2024/4/29(周一) 20:00 開播（私信獲取直播間鏈接）
課程大綱:
何謂殘余應力及殘余應力的量測方法
注塑成型條件對殘余應力之影響
應力痕發生原因之探討
案例分享
</u></strong></p><p>殘余應力是指消除外力或不均勻的溫度場等作用后，仍留在物體內的自相平衡的內應力。殘余應力存在于所有的機械結構中，機械加工和強化工藝、不均勻塑性變形或相變等都可能引起殘余應力。
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關于課程
射出成型的過程中易因高剪切流動、不均勻冷卻或結晶作用等因素影響,而在成品內產生殘留應力;殘留應力容易使成品發生翹曲變形現象,影響產品的精度及強度要求,且對于后續的接著、涂裝等加工都將造成不良影響。對于透明光學應用產品,更會因殘留應力造成光散射,影響到產品的光學特性。所以了解殘留應力發生之原因及解決方法,將有助于成型更好的塑膠產品。
