基于有限元軟件MSC.Marc開發(fā)了2D軸對稱熱-彈-塑性有限元模型,用于預(yù)測其大型管板結(jié)構(gòu)多層多道焊的焊接溫度場和殘余應(yīng)力。之后以此焊接殘余應(yīng)力為初始條件,利用所開發(fā)的模型,研究了焊后熱處理對焊接殘余應(yīng)力的消除情況;同時(shí)研究了在熱處理過程的保溫階段是否考慮蠕變對焊后熱處理后殘余應(yīng)力消除情況的影響。結(jié)果表明,該大型管板結(jié)構(gòu)的焊縫及熱影響區(qū)附近存在較大的焊接殘余應(yīng)力;通過焊后熱處理工藝,可以顯著地降低焊接產(chǎn)生的高拉伸應(yīng)力,但對于焊接壓縮應(yīng)力的影響較小;以環(huán)向應(yīng)力為例,在考慮蠕變的情況下,可以使高拉伸應(yīng)力的峰值降低86%,而在不考慮蠕變的情況下,只能降低60%;焊接殘余應(yīng)力的釋放主要發(fā)生在升溫階段,而在降溫階段應(yīng)力有所升高;在考慮蠕變時(shí),保溫階段焊接殘余應(yīng)力得到一定的釋放,在不考慮蠕變時(shí),保溫階段應(yīng)力保持不變。

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

圖1 升船機(jī)實(shí)物圖及管板焊接結(jié)構(gòu)三維模型圖

本研究的試驗(yàn)對象取自水利大壩中常用的大型升船機(jī)（圖1(a））機(jī)構(gòu)中的卷筒與輪輻管板結(jié)構(gòu)的焊接，該結(jié)構(gòu)主要由卷筒、輪輻、輪轂和加強(qiáng)肋板組成，各部分的相對位置如圖1(b）所示，其中卷筒和輪輻之間的焊接是本研究關(guān)注的重點(diǎn)。卷筒、輪輻和輪轂的材料均為Q345低合金高強(qiáng)鋼，填充金屬為直徑2....

圖2 大型管板焊接結(jié)構(gòu)尺寸圖（mm)

計(jì)算過程采用順序耦合的方式來模擬焊接過程中的熱-力學(xué)行為，即首先根據(jù)焊接條件利用瞬間熱源模型[10]計(jì)算各節(jié)點(diǎn)的焊接溫度場，然后將溫度場的計(jì)算結(jié)果作為熱載荷加載到應(yīng)力計(jì)算模型中進(jìn)行應(yīng)力的計(jì)算。為了保證數(shù)值模擬的精度，計(jì)算過程中，考慮了材料熱物理性能和力學(xué)性能隨溫度變化的特點(diǎn)。同時(shí)....

圖3 有限元模型網(wǎng)格劃分和焊道焊接順序圖

圖2大型管板焊接結(jié)構(gòu)尺寸圖（mm)2.1溫度場的計(jì)算

圖4 Q345和ER50-2的熱物理性能參數(shù)

應(yīng)力場計(jì)算時(shí)，由于整個(gè)焊接過程試件均處于無外界約束的自由狀態(tài)，因此添加的力學(xué)邊界條件僅用于防止試件發(fā)生剛性移動和轉(zhuǎn)動。同時(shí)假定材料彈性應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系符合各向同性Hooke定律，塑性行為符合VonMises準(zhǔn)則；由于Q345鋼的加工硬化效果不明顯，所以文中忽略了加工硬化的影響。對....

本文編號：4042504