發(fā)布時(shí)間：2017-12-08 23:25

  本文關(guān)鍵詞：熱源模型對(duì)焊接數(shù)值模擬影響的研究

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【摘要】：本文對(duì)薄板的焊接數(shù)值模擬進(jìn)行研究，使用ANSYS有限元分析軟件，著重研究模擬焊接過(guò)程中不同熱源模型尺寸形狀及熱分布的施加，，對(duì)溫度場(chǎng)的影響，為應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算提供更精確的前提條件。目前計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在施加熱源方面種類(lèi)較多，但不同熱源及不同參數(shù)下的對(duì)比結(jié)果卻鮮有報(bào)道。本文內(nèi)容包括：改變施加載荷體單元的尺寸、位置以及其內(nèi)部的熱量比例，雙橢球熱源不同維度的長(zhǎng)度、比例及其熱量分布、多道次焊接不同焊接道次順序；對(duì)比不同熱源模型、參數(shù)下的熔池形貌，熱影響區(qū)的熱循環(huán)曲線(xiàn)，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比，得到最接近實(shí)際的焊接模擬參數(shù)，為精確計(jì)算結(jié)果、節(jié)約計(jì)算時(shí)間、簡(jiǎn)化模型提供了理論方法。 普通體生熱加載在模擬熔池溫度分布存在一定的局限性；改善體生熱加載沿焊材厚度方向自上而下施加遞減的體生熱率，可進(jìn)一步精確焊縫溫度場(chǎng)計(jì)算。沿焊材厚度方向平均分為三份，以1:2.2:2.9的比例施加熱輸入，可減小焊縫溫度沿厚度方向的梯度，且變化緩慢均勻。通過(guò)沿焊接方向加載多層單元的手段利用生死單元技術(shù)施加長(zhǎng)度4mm的熱源，使焊縫最高溫度不變的前提下，使熔長(zhǎng)增加1~2倍，有效地改善了熔池形貌及熱影響區(qū)的溫度變化。改善體生熱加載可達(dá)到模擬精度且計(jì)算時(shí)間僅為雙橢球加載的1/7，但無(wú)法進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)及在焊縫較寬時(shí)命令程序較為繁瑣；雙橢球熱源加載能夠在焊縫、熱影響區(qū)達(dá)到較為精確的模擬計(jì)算且可通過(guò)控制參數(shù)進(jìn)行焊材上下表明溫度分布的調(diào)節(jié)，但編程繁瑣，計(jì)算時(shí)間冗長(zhǎng)。單側(cè)焊接產(chǎn)生的焊后殘余應(yīng)力及變形大于雙側(cè)焊；雙側(cè)交替焊接有更小的焊后殘余應(yīng)力及變形，應(yīng)力減少為單側(cè)焊的76.7%，變形量為66.4%。 模擬與試驗(yàn)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，采用改善體單元與雙橢球熱源加載的加載方式下的模擬值與實(shí)測(cè)值較為接近。改善體單元的加載方式在保證一定精度的前提下大幅降低對(duì)網(wǎng)格密度的要求，節(jié)約了計(jì)算時(shí)間。雙橢球熱源模型加載計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，但可以更為精細(xì)的調(diào)節(jié)焊接計(jì)算結(jié)果。在X型坡口多道次焊接中，兩側(cè)交替焊接可大幅降低焊后殘余應(yīng)力及變形。
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG402

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前7條

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本文編號(hào)：1268259