鋁合金變極性等離子弧焊接應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、鋁合金具有低密度,高比強(qiáng)度以及優(yōu)良的加工性能等特點(diǎn),已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在航空、航天、汽車以及船舶等工業(yè)領(lǐng)域。但鋁合金的獨(dú)特物理和化學(xué)特性已經(jīng)成為其焊接的難點(diǎn),作為一種針對(duì)鋁合金的新型焊接方法,變極性等離子弧焊接方法已經(jīng)受到廣泛關(guān)注及應(yīng)用。如果能將數(shù)值模擬技術(shù)成功應(yīng)用在鋁合金變極性等離子弧焊接工藝的制定過(guò)程中,不但可以縮短由于長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)而加長(zhǎng)的生產(chǎn)周期,同時(shí)還可以生產(chǎn)成本。
　　本文以傳熱學(xué)及熱彈塑性有限元分析法為理論基礎(chǔ),利用ANS

2、YS有限元分析軟件,采用的是以溫度場(chǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算的間接法,對(duì)鋁合金變極性等離子弧焊接進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)的三維數(shù)值模擬。
　　首先對(duì)鋁合金變極性等離子弧焊的特點(diǎn)進(jìn)行分析,建立與實(shí)際情況相同的有限元分析模型。焊材的熱物理參數(shù)均隨著溫度的變化而改變。由于焊縫區(qū)域的溫度和殘余應(yīng)力較大,屬于重點(diǎn)分析區(qū)域,因此與焊件邊緣相比,焊縫區(qū)域網(wǎng)格劃分更為細(xì)密。焊接熱源采用高斯+雙橢球熱源模型,并通過(guò)正、反極性期間熱源模型不同尺寸的循環(huán)加載,與實(shí)際焊接

3、情況更加貼近。計(jì)算后得到焊接的溫度場(chǎng)結(jié)果,截取不同時(shí)刻下焊接溫度場(chǎng)的分布云圖,同時(shí)獲取焊件上幾點(diǎn)的了循環(huán)曲線,綜合分析在焊接過(guò)程中,整個(gè)焊件的溫度變化過(guò)程以及其變化規(guī)律。
　　應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算沿用溫度場(chǎng)的有限元模型,并以溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果為載荷進(jìn)行求解分析。計(jì)算后得到焊接應(yīng)力場(chǎng)結(jié)果,截取不同時(shí)刻下焊接應(yīng)力場(chǎng)的分布云圖,并通過(guò)對(duì)焊件整體以及某幾個(gè)點(diǎn)的殘余應(yīng)力分析,得到焊后整體焊件的殘余應(yīng)力變化情況。
　　最后,本文采用YC-Ⅲ型應(yīng)力測(cè)量