本文關(guān)鍵詞：厚板焊接溫度場與殘余應(yīng)力場有限元分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《湖北工業(yè)大學(xué)》 2015年

厚板焊接溫度場與殘余應(yīng)力場有限元分析

王強  

【摘要】：隨著厚鋼板在現(xiàn)代工業(yè)中的大量使用,焊接殘余應(yīng)力問題逐漸被人們所關(guān)注。焊接殘余應(yīng)力是在正常焊接過程中由于不均勻加熱而產(chǎn)生的應(yīng)力,它不僅會導(dǎo)致構(gòu)件的缺陷和變形,甚至?xí)䦟?gòu)件的安全性能產(chǎn)生重大危害。因此,針對厚鋼板焊接殘余應(yīng)力形成和分布的研究對于消除殘余應(yīng)力具有重要的現(xiàn)實意義。焊接殘余應(yīng)力研究主要分為溫度場和應(yīng)力場兩方面內(nèi)容,其中溫度場是應(yīng)力場的前提。由于焊接過程的復(fù)雜性,焊接殘余應(yīng)力的研究目前主要通過計算機(jī)數(shù)值模擬來進(jìn)行。針對薄鋼板的焊接殘余應(yīng)力,前人已經(jīng)做了大量的研究,提出了平行于焊縫方向的縱向殘余應(yīng)力和垂直于焊縫方向的橫向殘余應(yīng)力的分布情況,但是這種研究基本未考慮厚度方向上的殘余應(yīng)力,而實際工程中使用的鋼板很多都是厚度超過40mm的大厚板,此時不能忽視厚度方向上的殘余應(yīng)力,必須對其展開研究。本文基于ANSYS有限元軟件,利用雙橢球熱源模型和生死單元法對厚度為60mm的Q345A低合金高強度鋼厚板模型進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。焊接模擬時對焊接過程和焊接材料做了一系列假設(shè),焊接過程忽略缺陷與裂紋的形成,焊接材料需要考慮物理參數(shù)隨溫度升高而非線性變化,進(jìn)而編寫出整個溫度場和殘余應(yīng)力場的APDL命令流,最終通過計算得到了溫度場分布情況和殘余應(yīng)力場分布情況。由溫度場應(yīng)力云圖發(fā)現(xiàn)溫度場呈細(xì)長的紡錘形狀,尾部區(qū)域較長,焊接熱源前方溫度極高,熱源后方溫度呈梯度逐漸減小;多層多道焊時不同焊縫之間存在溫度差,后一層焊縫起始溫度要高于前一層;焊接冷卻至67℃時認(rèn)為殘余應(yīng)力已經(jīng)形成。通過對厚板模型的殘余應(yīng)力曲線分析,發(fā)現(xiàn)縱向殘余應(yīng)力在焊縫附近達(dá)到極值403MPa,超過材料的屈服極限,且整體呈現(xiàn)對稱分布;橫向殘余應(yīng)力近似于拋物線分布,在焊縫近端主要為壓應(yīng)力,在焊縫遠(yuǎn)端主要是拉應(yīng)力;厚度方向上殘余應(yīng)力多為壓應(yīng)力,在遠(yuǎn)離焊縫端達(dá)到最大,焊縫處殘余應(yīng)力較小,總體上焊縫處應(yīng)力值明顯小于縱向和橫向殘余應(yīng)力,應(yīng)力值多在零點附近變動。本文得出的結(jié)論具有一定的參考價值,對于后續(xù)的研究工作具有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.11
【目錄】：

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