5000噸吊機底座環(huán)箱形體焊接應力變形的數(shù)值模擬.pdf

1、數(shù)值模擬技術(shù)對科學地控制大型結(jié)構(gòu)的制造精度具有重要作用，但由于焊接過程的特點，實際結(jié)構(gòu)焊接數(shù)值模擬的可行性一直是世界性的難題。本文針對這一挑戰(zhàn)開展深入的研究工作，力求在保持必要精度的前提下，大幅度地提高計算效率，以在焊接模擬實用化方面取得重要進展，并在重大工程中得到應用。
　　 本文系統(tǒng)論述了焊接熱彈塑性有限元分析的基本理論。以平板開V型坡口多層多道焊為例，使用雙橢球熱源加載，通過單元生死模擬焊縫金屬的填充過程，編制了其求解算法

2、的命令流。可知，焊接過程中的溫度場呈準穩(wěn)態(tài)分布。變形協(xié)調(diào)原則對應力分布有很大的影響，焊縫區(qū)域的縱向殘余應力為拉應力，橫向殘余應力有拉有壓。焊后焊件有一定的角變形和扭曲，結(jié)論與傳統(tǒng)的分析結(jié)果相吻合。
　　 采用熱—結(jié)構(gòu)間接耦合法計算，對5000噸吊機底座環(huán)箱形體“T”型梁部分的焊接應力變形進行工程預測。說明了“T”型梁預制的焊接變形控制方案的可行性。首先比較了五種不同焊接順序下上翼板拼板焊接后的變形情況，發(fā)現(xiàn)兩道焊縫同時焊時由于在

3、短時間內(nèi)產(chǎn)生很大的熱輸入，焊后殘余應力及變形最大，是不可取的焊接順序。而其它四種焊接順序下變形相差不大，殘余變形主要是平面外彎曲。從應力分布角度看，內(nèi)-外-內(nèi)-外順序是各種焊接順序中最佳的，外-內(nèi)-外-內(nèi)最差。計算說明加上筋板對抑制結(jié)構(gòu)的變形起到了一定的作用；中腹板拼板焊接的應力變形都較小。上翼緣板與中腹板組對的“T”型接頭焊后產(chǎn)生彎曲變形，先焊外側(cè)焊縫后焊內(nèi)側(cè)焊縫時的殘余應力和變形都相對較小，是最佳的焊接順序。因此，在焊接前要有合理的