本文關(guān)鍵詞：熱源模型對焊接數(shù)值模擬影響的研究

  更多相關(guān)文章： 有限元 焊接模擬 熱源模型

【摘要】：本文對薄板的焊接數(shù)值模擬進行研究，使用ANSYS有限元分析軟件，著重研究模擬焊接過程中不同熱源模型尺寸形狀及熱分布的施加，，對溫度場的影響，為應(yīng)力場的計算提供更精確的前提條件。目前計算機模擬技術(shù)在施加熱源方面種類較多，但不同熱源及不同參數(shù)下的對比結(jié)果卻鮮有報道。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度、比例及其熱量分布、多道次焊接不同焊接道次順序；對比不同熱源模型、參數(shù)下的熔池形貌，熱影響區(qū)的熱循環(huán)曲線，計算結(jié)果與試驗結(jié)果的對比，得到最接近實際的焊接模擬參數(shù)，為精確計算結(jié)果、節(jié)約計算時間、簡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，可進一步精確焊縫溫度場計算。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)施加長度4mm的熱源，使焊縫最高溫度不變的前提下，使熔長增加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到模擬精度且計算時間僅為雙橢球加載的1/7，但無法進行精細調(diào)節(jié)及在焊縫較寬時命令程序較為繁瑣；雙橢球熱源加載能夠在焊縫、熱影響區(qū)達到較為精確的模擬計算且可通過控制參數(shù)進行焊材上下表明溫度分布的調(diào)節(jié)，但編程繁瑣，計算時間冗長。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%。 模擬與試驗對比發(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測值較為接近。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網(wǎng)格密度的要求，節(jié)約了計算時間。雙橢球熱源模型加載計算時間長，但可以更為精細的調(diào)節(jié)焊接計算結(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG402

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 朱援祥,王勤,趙學(xué)榮,孫秦明;基于ANSYS平臺的焊接殘余應(yīng)力模擬[J];武漢理工大學(xué)學(xué)報;2004年02期

2 林貽強,芮冬梅;熱電偶測量端的焊接方法[J];儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計量;2001年06期

3 陳居術(shù),孫新嶺,張濤,龍軍;管道焊縫的應(yīng)力腐蝕及其控制[J];油氣儲運;2003年11期

4 許勇順,柳建韜,聶明,李自剛,阮雪榆;金屬熱變形應(yīng)力-應(yīng)變曲線數(shù)學(xué)模型的研究與應(yīng)用[J];應(yīng)用科學(xué)學(xué)報;1997年04期

5 王登剛,劉迎曦,李守巨;非線性二維導(dǎo)熱反問題的混沌-正則化混合解法[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2002年08期

6 張玲;熱電偶測溫誤差淺析[J];自動化與儀表;2002年04期

7 薛祖德 ,周崇濂;普通碳素結(jié)構(gòu)鋼GB700-88標(biāo)準(zhǔn)介紹[J];造船技術(shù);1992年05期

本文編號：1268259