振动削减铝合金焊接残余应力的细观模拟

杜松， 金成

(大连交通大学，辽宁 大连 116028)

0 前言

焊接残余应力在焊缝区域内普遍存在，对焊接结构的使用安全造成了威胁。机械振动消除残余应力采用简单的机械装置，成本低廉、作用时间较短，可以有效消减残余应力，在近几年得到广泛研究与应用。

Muns等人[1]对使用共振与非共振振动消减残余应力做了详细的研究。通过改变振动幅度，在试验室环境下残余应力显著消减。Yang等人[2]采用有限单元法在宏观角度下对焊后残余应力的振动消减过程做了模拟研究，分析了幅值的变化与应力消减的关系。上述研究都只在宏观层面做了分析，残余应力实质上是发生塑性变形部分与未发生塑性变形部分的互相影响，在细观上是晶格畸变的一种体现形式。陈守东等人[3]对Cu滑移变形进行了晶体塑性模拟，研究了织构的变化。简健昆等人[4]在细观尺度上探究了振动时效的影响，通过建立简单二维面心立方模型模拟振动时效对焊后残余应力的影响。细观尺度下振动消减残余应力是在交变应力的作用下，位错沿着滑移面移动，晶粒的取向发生变化，应力得到均匀，宏观尺度下的各向同性模型没有考虑到焊缝处晶粒分布规律。

文中根据焊缝区晶粒生长趋势建立三维多晶模型，基于晶体塑性有限元理论研究在细观、宏观尺度下非共振振动消减残余应力，结合微观行为与宏观结果分析焊后残余应力变化及振动对残余应力的影响。

1 试验材料与试验方法

1.1 试验材料与焊接

焊接试件采用200 mm×300 mm×3 mm的1060Al薄板，成分见表1。……