【摘要】：焊接技術(shù)作為傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝與連接方法,廣泛的應(yīng)用于汽車制造、造船和航空航天業(yè)等領(lǐng)域,在國民工業(yè)中占據(jù)著非常重要的地位。但焊接是涵蓋熱力學(xué)、金屬組織相變和氫濃度擴(kuò)散不均勻等因素的高度非線性加工工藝,同時(shí)焊接過程中焊縫和母材溫度單元活動(dòng)的差異性,不僅造成焊件焊后較大的焊接殘余應(yīng)力和焊接變形,更甚者影響結(jié)構(gòu)的疲勞壽命。傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)法和解析法不僅在精度上存在誤差,而且效率低下,完全不能用于指導(dǎo)焊接工業(yè)生產(chǎn)。隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高和有限元法的運(yùn)用,從實(shí)際焊接工藝出發(fā),完全考慮焊接力學(xué)(應(yīng)力應(yīng)變場)、熱學(xué)(溫度場)和金相學(xué)(顯微狀態(tài)組織)三者直接的相互耦合關(guān)系,高效精確的對(duì)焊件的殘余應(yīng)力、焊接變形和氫擴(kuò)散進(jìn)行預(yù)測分析。焊接殘余應(yīng)力、焊接變形和氫擴(kuò)散濃度是影響結(jié)構(gòu)產(chǎn)生裂紋的重要因素,影響焊件產(chǎn)生殘余應(yīng)力、焊接變形和氫擴(kuò)散的因素眾多,如力學(xué)邊界條件的約束、焊縫在焊件中的位置、焊接層數(shù)和方向和焊后熱處理工藝等因素,而焊件順序?qū)讣䴕堄鄳?yīng)力、焊接變形和氫擴(kuò)散濃度的影響卻鮮有提及,尤其是焊接順序?qū)鋽U(kuò)散質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響研究更是少有報(bào)告。同時(shí),工業(yè)生產(chǎn)中結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,結(jié)構(gòu)的焊縫眾多,合適適用的焊接順序?qū)讣臍堄鄳?yīng)力、焊件變形和氫擴(kuò)散濃度的減小起著舉足輕重的作用,因此,如何從多方面角度和不同的研究背景精確高效分析焊件殘余應(yīng)力、變形和氫擴(kuò)散濃度問題一直是焊接數(shù)值仿真領(lǐng)域的焦點(diǎn)問題。鑒于上述的研究背景,本文根據(jù)焊接結(jié)構(gòu)傳熱學(xué)理論和實(shí)際焊接經(jīng)驗(yàn),運(yùn)用直接偶合算法,以T型接頭結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象,運(yùn)用大型有限元分析軟件ABAQUS和Fortran語言編寫的Dflux熱源子程序,針對(duì)左右兩側(cè)焊縫不同的熱源加載工藝,開發(fā)了四種不同的焊接順序,并編寫每種焊接順序的Dflux熱源子程序,研究焊接順序?qū)?063鋁合金材料T型接頭殘余應(yīng)力、焊接變形的影響,結(jié)果表明:焊接順序?qū)型接頭等效殘余應(yīng)力和橫向殘余應(yīng)力大小和分布影響不大,只對(duì)縱向殘余應(yīng)力的大小有一定的影響,其中方案1和方案3焊件所產(chǎn)生的縱向殘余應(yīng)力最小,方案4所產(chǎn)生的縱向殘余應(yīng)力最大;焊接順序?qū)型接頭焊接變形有較大的影響,其中方案2中焊件產(chǎn)生的變形量最大,而方案4的變形量最小,焊件變形量可以減小38%左右。由于氫擴(kuò)散在傳統(tǒng)的鋁合金材料中擴(kuò)散不明顯,因此,以HQ130鋼材料T型接頭為研究對(duì)象,研究四種不同焊接順序?qū)鋽U(kuò)散濃度的影響。結(jié)果表明:焊接順序?qū)U(kuò)散氫峰值濃度影響甚微,但對(duì)擴(kuò)散氫的分布有著較大的影響。
【圖文】：

重慶交通大學(xué)碩士學(xué)位論文解結(jié)果都保存在.odb 二進(jìn)制文件中，，以便于后處理。但.odb 二進(jìn)制文件BAQUS 的專有文件，若和其他有限元分析軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真，需要對(duì).odb 二文件進(jìn)行轉(zhuǎn)換才能被讀取。.3 焊接熱彈塑性有限元理論焊接是一個(gè)涉及傳熱、電磁和熱力學(xué)行為相互耦合的金屬融化、再結(jié)晶過程焊接熱力學(xué)分析中，溫度場、應(yīng)力場和變形場，金屬顯微組織之間是相互影響互關(guān)聯(lián)的。圖 2-2 中，實(shí)線表示強(qiáng)相互作用，虛線表示弱相互作用，而箭頭表者之間的影響。

第二章 焊接過程有限元分析理論基礎(chǔ) TeK B D dV eTdR B C dTdV 結(jié)構(gòu)單元所處在彈塑性狀態(tài)，對(duì)各個(gè)單元所對(duì)應(yīng)的 C 、 D ,確定和等效節(jié)點(diǎn)載荷，可以獲取焊件總剛度矩陣 K 和總載荷向量 dF 0 得出焊接件總體結(jié)構(gòu)平衡方程： K d d F eK K， e edF dF dR壞過程一般無外力的進(jìn)入或流出，所以 0edF ，即 edF dR則強(qiáng)化準(zhǔn)則和隨動(dòng)強(qiáng)化準(zhǔn)則是兩種常用的強(qiáng)化準(zhǔn)則，用于表示材料發(fā)的隨塑性應(yīng)變變化的規(guī)律特征。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG404

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2709917