發(fā)布時(shí)間：2020-04-09 19:11

【摘要】：焊接技術(shù)已經(jīng)成為連接金屬材料最常用的方法,提高了多個(gè)領(lǐng)域的生產(chǎn)效率及制造水平。但焊接過(guò)程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生焊接變形和殘余應(yīng)力,而焊接變形和殘余應(yīng)力將會(huì)降低焊接結(jié)構(gòu)的承載能力。本文基于熱彈塑性法,研究了平板焊接過(guò)程中焊接變形和殘余應(yīng)力的變化過(guò)程及產(chǎn)生機(jī)理,并研究了比熱、熱輸入、彈性模量、線脹系數(shù)、屈服強(qiáng)度和焊接順序?qū)ζ桨辶W(xué)場(chǎng)的影響,最后在此基礎(chǔ)上研究了熱輸入和焊接順序?qū)附悠桨謇斐休d能力的影響。首先,針對(duì)焊接過(guò)程模擬中最常用的熱彈塑性有限元法中存在的問(wèn)題,提出了等效熱源參數(shù)的概念來(lái)考慮相變、焊縫附近復(fù)雜的本構(gòu)關(guān)系及其他因素對(duì)力學(xué)場(chǎng)的影響,并給出了等效熱源參數(shù)的反演方法。應(yīng)用對(duì)接平板實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的焊接變形和殘余應(yīng)力反演了當(dāng)前材料、焊接接頭、焊接條件和環(huán)境下的等效熱源參數(shù)。通過(guò)對(duì)比數(shù)值結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,兩者吻合較好,驗(yàn)證了所提出方法及焊接平板有限元模型的有效性。其次,基于驗(yàn)證的有限元模型,建立了小型焊接平板的有限元模型,通過(guò)保持其它所有焊接條件及有限元模型不變,研究了比熱、熱輸入、彈性模量、線脹系數(shù)和屈服強(qiáng)度在原有參數(shù)的基礎(chǔ)上增大或減小25%對(duì)焊接變形和殘余應(yīng)力的影響。計(jì)算結(jié)果表明,比熱、熱輸入、彈性模量、線脹系數(shù)和屈服強(qiáng)度均不影響焊接平板的變形和殘余應(yīng)力的分布,僅僅對(duì)其數(shù)值大小有一定的影響。然后,模擬了四種不同焊接順序下焊接平板的溫度場(chǎng)及力學(xué)場(chǎng),通過(guò)對(duì)比不同焊接順序下的分布云圖及代表路徑上的結(jié)果,探討了焊接順序的影響,并得到了較為合理的焊接順序。分析結(jié)果表明,焊接順序?qū)囟葓?chǎng)及力學(xué)場(chǎng)的大小和分布均有較大的影響,而且較優(yōu)的焊接順序?yàn)閃S4。最后,基于重啟動(dòng)分析和耦合技術(shù),通過(guò)考慮焊接平板的焊接變形和殘余應(yīng)力研究了熱輸入和焊接順序?qū)附悠桨謇燧d荷的影響。研究結(jié)果表明,焊接后平板中的殘余應(yīng)力會(huì)使焊接平板的拉伸承載能力顯著降低,而且拉伸極限載荷隨著熱輸入的增大而減小;WS1下焊接平板的極限載荷最小,其他三種焊接順序的極限載荷差別較小。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2621152