針對焊接過程的二維有限元計算與實際情況存在一定差別的問題,采用三維熱彈-塑性有限元法對不同焊接順序下加筋板的焊接過程進(jìn)行仿真,得到加筋板焊接引起的溫度場、位移場和應(yīng)力場。結(jié)果表明:在4點約束條件下,加筋板橫截面的變形為中垂變形,縱筋的變形為中拱變形,方案1的橫截面變形更小,方案2的縱筋變形更小。焊接引起的加筋板殘余應(yīng)力主要表現(xiàn)為橫向應(yīng)力,其中:在近焊縫區(qū)表現(xiàn)為拉應(yīng)力,達(dá)到材料屈服強(qiáng)度;在遠(yuǎn)離焊縫區(qū)表現(xiàn)為壓應(yīng)力,達(dá)到0.2倍材料屈服強(qiáng)度。加強(qiáng)筋的橫向應(yīng)力峰值出現(xiàn)在起弧端和收弧端,約為0.85倍材料屈服強(qiáng)度;縱向應(yīng)力峰值出現(xiàn)在焊接起弧端,約為0.30倍材料屈服強(qiáng)度。在加筋板橫截面位置,焊接順序主要影響加強(qiáng)筋處的殘余應(yīng)力;在加強(qiáng)筋位置,焊接順序主要影響縱向應(yīng)力。每組焊縫同時同向焊接,且每根縱向加強(qiáng)筋從左向右依次焊接的焊接方案相比其他方案產(chǎn)生的殘余應(yīng)力更小。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(04)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

加筋板詳細(xì)尺寸（單位：mm)

結(jié)構(gòu)焊縫位置示意

采用MSC.Marc軟件進(jìn)行加筋板結(jié)構(gòu)建模，單元類型為C3D8R(8節(jié)點縮減積分沙漏控制線性單元），整個模型的網(wǎng)格數(shù)為9 506個。由于結(jié)構(gòu)熱影響區(qū)的溫度梯度與其他區(qū)域不同，在建模中采用不均勻網(wǎng)格。為保證熱流精度并得到理想的溫度分布，在焊縫區(qū)域采用細(xì)化網(wǎng)格。網(wǎng)格尺寸自離開焊縫區(qū)域開始逐漸增大。整個模型的網(wǎng)格劃分見圖3。分析中所用鋼材料的屬性是與溫度相關(guān)的，包括熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容、熱膨脹系數(shù)、楊氏模量和屈服強(qiáng)度（見圖4），會影響熱學(xué)和力學(xué)仿真結(jié)果。在制造過程中不對結(jié)構(gòu)加任何固定裝置，力學(xué)邊界條件見圖3，其中：Uxyz為約束x方向、y方向和z方向的位移；Uy為約束y方向的位移；Uxy為約束x方向和y方向的位移。模型中不考慮重力載荷。圖4 材料屬性

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3367633