管板多道焊焊接接頭數(shù)值模擬及實驗分析.pdf

1、板管焊接接頭是大型焊接結(jié)構(gòu)海洋平臺上的一種常見連接形式,也是其最薄弱的位置。很多海洋平臺的事故都是由于焊接接頭疲勞破壞或者脆性開裂引起的。含有殘余應(yīng)力的焊接接頭在海浪、臺風(fēng)、海流的沖擊下,很容易發(fā)生疲勞破壞,并且焊接殘余應(yīng)力和變形的存在增加了海洋平臺的設(shè)計難度。因此,對管板焊接接頭殘余應(yīng)力預(yù)測以及疲勞壽命分析具有工程實際意義。
　　本文首先對焊接殘余應(yīng)力測量方法,焊接過程中的溫度場和應(yīng)力場的理論以及現(xiàn)階段研究的現(xiàn)狀進(jìn)行了敘述。然后

2、根據(jù)管板焊接工藝對管板模型進(jìn)行焊接且利用盲孔法對該焊接模型進(jìn)行殘余應(yīng)力測量。接著利用ANSYS軟件平臺對管板焊接接頭進(jìn)行多道交替焊接的溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬,得出了焊接過程溫度場的變化過程以及焊后殘余應(yīng)力場的分布情況。并對實驗結(jié)果和仿真結(jié)果進(jìn)行對比,得出本文所使用的數(shù)值模擬方法的正確性。
　　在保證數(shù)值模擬正確性的前提下,本著提高數(shù)值模擬效率為目的,探討數(shù)值模擬過程中的模型簡化,并對比分析了不同簡化模型的殘余應(yīng)力。首先探討本對稱

3、模型能否簡化為1/4模型進(jìn)行計算,對殘余應(yīng)力的模擬結(jié)果進(jìn)行四條對稱路徑上的對比,得出了四套路徑上的殘余應(yīng)力基本相近,對于本文加工工藝的焊接模型可近似利用模型的對稱性簡化模型的計算。接著利用相同的仿真方法,進(jìn)行了不加點焊模型和整道焊縫一起激活模型的焊接溫度場和應(yīng)力場數(shù)值模擬,得出了點焊對于本文中所述的剛性比較大的模型影響比較小,整體激活模擬方式相當(dāng)于增大了剛度,得到的模擬值比較小,不適合高精度的數(shù)值模擬。同時,橫向比較得出,隨著焊縫附近剛