● 摘要
焊接残余应力是评估焊接工艺质量的重要指标，也是影响焊接结构的疲劳断裂性能的重要因素；快速、准确地得到焊接结构内的残余应力场，对焊接的研究具有十分重要的意义。目前，焊接残余应力测量技术主要包括衍射方法和机械方法，也称作无损测量和有损测量。
本论文将建立一种通过整体拉伸来预测铝合金平板对接焊残余应力场的新方法。含有残余应力的板在受到逐渐增加的拉伸应力时，不同残余应力位置表现出的比例极限会发生变化，并且这种变化跟残余应力场有关，可以由此推断残余应力的分布形式，结合叠加原理取得的残余应力最大值就能够得到残余应力场。
首先，采用航空领域常用的2024-T351铝合金材料，通过四点弯曲实验来制造一个可以使用有限元和弹塑性理论预估的残余应力场，对本文所建立的测量方法的可行性进行验证。然后，为了分析焊接后材料静力拉伸性能的变化对残余应力场预测带来的影响，从焊接板上切取小尺寸试验件进行静力拉伸试验，测试焊接后材料的静力拉伸性能变化。最后，使用本方法对2024-T351铝合金搅拌摩擦焊接板的残余应力场进行测量，并与X射线技术测量结果进行了对比分析，结果表明本文建立的测量方法具有现实可行性。