焊接結構的殘余應力研究.pdf

1、焊接作為鋼結構中的重要工藝，是一個牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學的復雜過程，直接關系到工程質量的好壞、結構的安全。由于高度集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將產生相當大的殘余應力和變形。焊接殘余應力會嚴重影響結構的使用性能，因此，對焊接殘余應力進行計算和分析具有很重要的現實意義。本文從這一點出發(fā)，在總結前人工作的基礎上結合數值計算的方法，運用有限元分析軟件Ansys對焊接溫度場和焊接殘余應力場進行了三維實時動態(tài)模擬的研究，提出了基于

2、Ansys平臺的焊接溫度場和應力的模擬分析方法，并針對T型角焊問題進行了實例計算，而且計算結果與試驗測量值基本吻合。 本文首先對焊接過程中的溫度場和應力場的基本理論和數值模擬分析方法進行了闡述。在數值模擬計算過程中，本文采用Ansys軟件的熱-結構耦合功能，利用間接耦合法，考慮了焊接溫度場對應力應變場的單向耦合，對T型角焊縫焊接過程中以及焊后的溫度場進行模擬計算。為了提高計算精度，本文對高溫時的材料物理性能參數進行了適當的選取和

3、處理，對焊縫處網格進行細化，選取高斯函數分布的熱源模型，并利用Ansys軟件的APDL語言編寫程序實現焊接熱源的移動加載。最后通過后處理，給出了焊接溫度場的動態(tài)變化圖，不同時刻焊縫處各點的溫度分布曲線，并描述了焊縫中心線及其熱響應區(qū)各點的熱循環(huán)。 在溫度場計算準確的基礎上，將相應的熱單元轉換為結構單元，進行焊接殘余應力的計算。運用生死單元法，將超過材料熔點的單元“殺死”，激活沒有超過熔點的單元，以動態(tài)模擬熔池金屬的熔化和凝固。通