陶瓷/金属连接接头残余应力场的数值模拟

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该文采用有限元法(FEM)计算了陶瓷/金属圆柱对接接头中的残余应力场.数值实验中母材选用工程中最常使用的材料Al<,2>O<,3>和AISI304,中间层材料选用Ti、Ni、Nb、V、W、Mo、Cu.计算结果分析表明:对异种材料连接接头而言,对接头有害的较大的残余应力区域分布在热膨胀系数较小的母材靠近焊缝的地带,而残余应力的最大值则出现在其界面脆性相及焊缝附近靠近接头边缘的微小区域,因此在分析接头残余应力时,我们应重点关注此区域内的应力分布.该文在不同网格划分方案下计算接头中的残余应力场,计算结果表明:应力峰值随网格密度的增大而增大,而残余应变能作为描述残余应力场的特征多数,可以消除应力峰值对网格密度的依赖性,同时可以将残余应变能跟接头强度建立起更为直接的关系,该文基于ANSYS有限元计算平台所开发的陶瓷/金属接头残余应力场的计算程序,所得计算结果满意地解释了残余应力场对接头中裂纹萌生和扩展机制的影响,后处理中采用应变能和应力峰值结合起来分析残余应力场对接头性能的影响.该程序具有很好的通用性,只需修改材料多数和接头形状参数就可用于其他异种材料按头残余应力场的分析,因此具有广泛的实际意义.
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