鋁合金筒體焊接溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場的三維數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是一個涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)等學(xué)科的復(fù)雜的物理化學(xué)過程。焊接現(xiàn)象包括焊接時的電磁、傳熱過程、金屬的熔化和凝固以及冷卻時的相變、焊接應(yīng)力和變形等等。因為焊接過程的復(fù)雜性，所以很難通過實驗的方法對焊接過程產(chǎn)熱和應(yīng)力分布進行研究。借用計算機技術(shù)，對焊接現(xiàn)象進行數(shù)值模擬，是國內(nèi)外焊接工作者的熱門研究課題，并且得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 本文運用有限元法(FEM)，對鋁合金筒體結(jié)構(gòu)的焊接過程進行研究，分析了焊接過程的熱、力行為

2、；探討了結(jié)構(gòu)焊接溫度場、應(yīng)力場的分布規(guī)律。在闡述有限單元法基本理論和基本推導(dǎo)方程的基礎(chǔ)上，以大型有限元分析軟件ANSYS作為分析手段，建立全位置焊接移動熱源的三維有限元計算模型，對筒體結(jié)構(gòu)的焊接溫度場進行動態(tài)模擬，并以瞬態(tài)溫度場分析為基礎(chǔ)，進行焊接殘余應(yīng)力的熱彈塑性分析。計算結(jié)果表明，筒體內(nèi)側(cè)焊縫和近縫區(qū)的環(huán)向和軸向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力，隨著離開焊縫距離的增加，由拉應(yīng)力逐漸過渡到壓應(yīng)力。在筒體外表面焊縫中心處的軸向殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力，而環(huán)向