焊接作為鋼結(jié)構(gòu)連接中最主要的方法,其廣泛的應(yīng)用于船舶、高鐵、航天等工程制造領(lǐng)域,在國民工業(yè)中占據(jù)著非常重要的地位。在焊接過程中,焊件由于局部加熱和冷卻產(chǎn)生極不均勻的溫度場,焊后工件不可避免地產(chǎn)生較大的焊接殘余應(yīng)力和變形,焊接殘余應(yīng)力不僅會(huì)引起構(gòu)件變形導(dǎo)致尺寸誤差,還會(huì)對結(jié)構(gòu)剛度、疲勞強(qiáng)度、應(yīng)力腐蝕開裂等多方面產(chǎn)生不利影響。因此,定量的分析、預(yù)測、模擬鋼板焊接過程中溫度場和焊后殘余應(yīng)力場具有重要意義。為研究焊接參數(shù)對鋼板對接焊全過程溫度場與殘余應(yīng)力場的影響,采用Fortran語言開發(fā)了基于雙橢球熱源模型的熱源子程序,以ABAQUS軟件為平臺(tái),運(yùn)用model change技術(shù)實(shí)現(xiàn)了鋼板對接焊的焊縫填充,建立了考慮熱-彈-塑性的有限元模型,對不同板厚、不同焊接速度、不同焊道數(shù)、不同坡口形式的Q345鋼平板對接接頭的溫度場與殘余應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值模擬研究。本文使用CO₂氣體保護(hù)焊實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)鋼板對接焊,通過數(shù)字圖像相關(guān)法光學(xué)手段研究了焊接鋼板背面散斑圖像的殘余應(yīng)變分布形式,為光學(xué)儀器在測量應(yīng)變分布上提供了一定的試驗(yàn)基礎(chǔ),也為改善鋼板對接焊溫度場和殘余應(yīng)力場提供了一定的理論基礎(chǔ)。分...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景及意義
    1.2 焊接殘余應(yīng)力的概念
        1.2.1 焊接殘余應(yīng)力的定義
        1.2.2 焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的原因
        1.2.3 焊接殘余應(yīng)力的影響
    1.3 焊接數(shù)值模擬的國內(nèi)外研究概況
        1.3.1 焊接熱源模型及溫度場的研究發(fā)展
        1.3.2 焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬的研究進(jìn)展
    1.4 研究的難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)
        1.4.1 數(shù)字圖像相關(guān)法的應(yīng)用
        1.4.2 焊接熱源模型及熱源參數(shù)的確定
        1.4.3 材料的高溫?zé)嵛锢砑盁崃W(xué)性能參數(shù)
        1.4.4 數(shù)值模擬計(jì)算方法
    1.5 本文研究內(nèi)容
第二章 焊接有限元分析理論基礎(chǔ)
    2.1 焊接有限元分析概述
        2.1.1 有限元分析法理論
        2.1.2 焊接有限元分析的特點(diǎn)
        2.1.3 焊接有限元問題的簡化
    2.2 焊接溫度場有限元基本理論
        2.2.1 焊接熱傳遞基本方程
        2.2.2 焊接溫度場有限元理論基礎(chǔ)
    2.3 焊接應(yīng)力場有限元基本理論
        2.3.1 焊接應(yīng)力計(jì)算準(zhǔn)則
        2.3.2 焊接應(yīng)力應(yīng)變基本理論
        2.3.3 熱彈塑性問題的求解過程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 試驗(yàn)概況及結(jié)果分析
    3.1 試驗(yàn)概況
        3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        3.1.2 試件設(shè)計(jì)及加載方案
        3.1.3 試驗(yàn)裝置
        3.1.4 試驗(yàn)原理
        3.1.5 材料特性
    3.2 試驗(yàn)結(jié)果分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 焊接數(shù)值模擬有限元模型的建立
    4.1 有限元模型及網(wǎng)格劃分
        4.1.1 基于板厚、焊接速度、焊道數(shù)三種焊接參數(shù)的有限元模型
        4.1.2 基于不同坡口形式的有限元模型
    4.2 材料屬性定義
    4.3 焊接熱源模型及熱源加載
    4.4 邊界條件
    4.5 本章小結(jié)
第五章 焊接溫度場計(jì)算結(jié)果分析
    5.1 基于DICM測量的有限元模型溫度場結(jié)果分析
        5.1.1 溫度場云圖分析
        5.1.2 焊接熱循環(huán)曲線分析
    5.2 基于焊接參數(shù)的有限元模型溫度場結(jié)果分析
        5.2.1 溫度場云圖分析
        5.2.2 焊接熱循環(huán)曲線分析
    5.3 基于不同坡口形式的有限元模型溫度場結(jié)果分析
        5.3.1 溫度場云圖分析
        5.3.2 焊接熱循環(huán)曲線分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 焊接殘余應(yīng)力場計(jì)算結(jié)果分析
    6.1 基于DICM測量的有限元模型殘余應(yīng)力結(jié)果分析
        6.1.1 殘余應(yīng)力云圖分析
        6.1.2 焊接殘余應(yīng)力應(yīng)變曲線對比分析
    6.2 基于焊接參數(shù)的有限元模型殘余應(yīng)力結(jié)果分析
    6.3 基于不同坡口形式的有限元模型殘余應(yīng)力結(jié)果分析
        6.3.1 殘余應(yīng)力云圖分析
        6.3.2 焊接殘余應(yīng)力曲線對比分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 焊接鋼梁柱節(jié)點(diǎn)殘余應(yīng)力的數(shù)值分析
    7.1 鋼梁柱有限元模型
        7.1.1 計(jì)算模型
        7.1.2 殘余應(yīng)力研究路徑
    7.2 鋼梁柱焊接殘余應(yīng)力分析
        7.2.1 焊接應(yīng)力云圖分析
        7.2.2 縱向殘余應(yīng)力
        7.2.3 橫向殘余應(yīng)力
    7.3 本章小結(jié)
第八章 總結(jié)與展望
    8.1 全文總結(jié)
    8.2 研究展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷
攻讀碩士期間所發(fā)表的論文
附錄



本文編號：3739225