超声冲击是一种非常有效的降低焊接残余应力的方法,有利于提高焊接结构的疲劳强度,在工程中应用比较广泛。然而,在实际应用中,由于多种因素的制约和影响,使得超声冲击降低焊接残余应力的研究存在许多局限性。本文采用数值模拟技术,在弹塑性有限元分析软件MSC.Marc基础上,对超声冲击降低焊接残余应力进行了初步研究。以单点冲击模拟研究了超声冲击降低焊接残余应力的机理:即在冲击头撞击焊缝区域的过程中,冲击作用使得焊缝表层受到挤压产生了深度方向的压缩应变,而在平行板面的方向上,冲击位置焊缝表面及内部的局部区域产生一定的塑性伸长,释放了焊接过程产生的残余拉伸弹性应变,减小了焊缝变形量,并释放了焊接残余应力。连续冲击模拟结果表明:冲击后平板上表面的应力以及焊趾部位的应力都有明显降低。焊趾处的超声冲击作用,焊接纵向残余应力由拉应力转变为压应力,同时带动焊缝区域也处于压应力状态。由于这个区域拉应力的降低,导致了与之相邻近的热影响区区域的应力也出现了一定幅度的降低。整体而言,最大拉应力已经低于材料的屈服强度。同时最高应力的范围也有一定的缩小,应力最危险的位置转移到母材内部。同样,焊接横向残余应力有明显降低。尤其是邻近焊缝及焊趾部位的残余应力由原来的拉应力状态,转变为压应力状态。研究了冲击参数对于焊接残余应力的影响,冲击焊趾降低残余应力效果好于焊缝和热影响区;随着冲击振幅的增大,冲击效果越发显著。当振幅为50μm时,冲击效果达到最好;随着冲击头直径增大,冲击后残余应力降低范围也随之增大,但残余应力降低的数值并不明显;随着冲击频率增大,冲击效果逐渐明显。当频率为20Hz时,冲击效果达到最好。T型接头数值模拟结果表明:焊缝纵向、横向残余应力均发生明显下降,在焊趾部位形成残余压应力,且纵向残余应力的降低幅度要大于横向残余应力的降低幅度。采用超声波法测量了T型接头焊接残余应力,揭示了超声冲击降低焊接残余应力的趋势。