厚板多层多道焊的有限元数值模拟分析

《厚板多层多道焊的有限元数值模拟分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、摘要厚板焊接多应用于复杂结构中，在焊接制造过程中，由于焊接热循环的存在，不可避免地会产生焊接残余应力和变形。开展焊接过程温度场和焊接热应力场的数值模拟研究，为控制、调整和减少焊接残余应力提供理论依据，具有重要的学术价值和实际应用意义。本文以平板对接问题为例，以ANSYS软件为平台，对厚板大型结构多层多道焊接过程中的温度场和应力应变场进行了有限元模拟，具体阐述如下。首先，建立了平板对接的几何模型，根据多层多道焊的实际焊接过程，建立了三层六道的几何模型，并根据具体的要求划分了尺寸不一的网格。其次，在温度场分析中，将热过程模拟为表面施加

2、的具有高斯分布的热流密度载荷，利用生死单元对焊缝金属的填充、熔化和凝固进行了有效模拟，获得了比较接近于实际的分析效果，并且使用APDL语言编制了循环加载求解的命令流，简化求解过程。同时，计算了不同焊接规范下的温度场，便于合理选择工艺参数，用以指导生产。使用FLUR公司S65型热像仪，实测了Q235焊接过程的温度场，并且和ANSYS求解得到的温度场进行比较。结果表明，模拟结果的温度场形状与实际情况吻合良好。最后，。在应力场分析中，在热弹塑性力学的基础上，建立了应力应变场模型，通过热一力场间接耦合，将温度场耦合入应力应变场，计算得到了

3、焊后残余应力场。关键词：多层多道焊，有限元分析，ANSYS，温度场，应力场AbstractThick-platemulti-passweldingiswidelyusedincomplexstructure．Theweldingresidualstressanddeformationareinevitablyproducedintheweldingprocessbecauseoftheweldingheatcycle．Toprovidethetheoreticalbasisforpreventing，controllingandr

4、egulatingtheweldingstresses，thenmnericalsimulationofthetemperaturefieldandthethermalstressfieldaleveryimportantinbothacademicresearchandpractice．Takethebuttingjointofflatplateforexample，thetemperaturefieldandstressfieldofthethick-platemulti-passweldingaresimulatedusin

5、gthefiniteelementsoftwareANSYS．Geometrymodelofthebuttjointisbuiltfirstly．Thegeometrymodelforthree—layerandsix-passweldingisselectedaccordingtotheprocessofwelding．Differentmeshingprinciplesaleproposedtoensurehigherefficiencywithvariousaspectsconcerned．AstOtheanalysisof

6、temperaturefields，Gaussianheatsource，asthemovingheatsourceofwelding．isusedtosimulatetheweldingheatcycle．Thecourseofstuffing，melting，solidifyingofmetalinweldingseamissimulatedsuccessfullywiththebirth—deathelementmethod，andtheanalysisresultapproximatetOtheactualfactisob

7、tained．WiththeAPDLparametriclanguage，theprocessofsolutionispredigested．Theheatfieldsofdifferentweldingparametersaresimulated，whichisconvenienttOchoosingprocessingparametersrationallyanddirectingtheproduction．AlsothetemperaturefieldismeasuredwiththeThermalCAMTMs65．Itis

8、shownthatthesimulationresultsareingoodaccordancewiththepracticalexperiment．AstOtheanalysisofstressfields，onthebasisofthether