襯墊單面焊的數(shù)值模擬.pdf

1、襯墊單面焊因其具有工序少，焊縫成形美觀，焊接效率高的特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。陶質(zhì)襯墊單面焊由于陶質(zhì)襯墊的保溫作用，在打底焊時(shí)，熔敷金屬以及焊接熱源輸入焊件的熱量在沿熔深方向的熱傳導(dǎo)受到阻礙，在焊件與襯墊的交界處，熱量沿熔寬方向進(jìn)行傳導(dǎo)，導(dǎo)致部分焊件坡口根部被熔掉，焊縫橫截面熔合線呈雙曲線狀，常用的雙橢球熱源模型無法準(zhǔn)確的模擬襯墊單面焊的熔合線輪廓形狀。
　　為此，本文根據(jù)襯墊單面焊熔合線輪廓形狀的特點(diǎn)，綜合考慮熔敷金屬與焊接熱

2、源的作用，建立推導(dǎo)了一種新型的拋物線旋轉(zhuǎn)體組合熱源模型。利用ANSYS有限元分析軟件，對襯墊單面焊過程的溫度場、應(yīng)力場分布，焊后殘余應(yīng)力、焊后變形，以及焊后熱處理進(jìn)行了模擬。模擬過程中，考慮了熔敷金屬的填充作用，使用生死單元技術(shù)較好的模擬了熔敷金屬對焊縫的填充。由于過熱熔滴與電弧的作用，襯墊凹槽內(nèi)側(cè)會生成渣殼，使得焊縫背面與襯墊無法完全接觸，在接觸面存在接觸熱阻，模擬過程中使用接觸對，同時(shí)設(shè)置熱接觸傳導(dǎo)系數(shù)，較好的模擬了接觸面的熱傳導(dǎo)。

3、研究編寫了一種通用的體熱源熱載荷的命令流加載方法。編寫了從建立有限元模型開始至焊后熱處理結(jié)束的完整參數(shù)化命令流，該命令流具有較好的通用性，只需修改命令流前部的相關(guān)參數(shù)值，即可適用于不同尺寸焊件、焊接工藝參數(shù)的模擬。
　　根據(jù)模擬結(jié)果，得到了焊接過程中動態(tài)變化的溫度場分布，應(yīng)力場分布以及焊后殘余應(yīng)力的分布，焊后變形。研究了焊接過程中部分節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間的溫度變化以及焊件橫截面應(yīng)力的演變過程。模擬了不同焊接線能量下殘余應(yīng)力的分布，模擬結(jié)果表