基于局部-整體映射的大型結(jié)構(gòu)件焊接變形與殘余應(yīng)力有限元分析.pdf

1、熱彈塑性有限元法作為一種經(jīng)典的焊接數(shù)值模擬方法，在計(jì)算精度與工藝適應(yīng)性方面具有其它方法無可比擬的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于簡單結(jié)構(gòu)的焊接熱力學(xué)行為研究。然而該方法存在運(yùn)算規(guī)模大和計(jì)算耗時(shí)長等缺點(diǎn)，很難用于大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接過程模擬。圍繞熱彈塑性有限元法計(jì)算效率偏低的問題，本文以激光電弧復(fù)合焊接工藝為依托，提出和驗(yàn)證了一種局部熱彈塑性-整體彈性映射的有限元高效模擬方法，并實(shí)現(xiàn)了大型船用導(dǎo)流管焊接變形及殘余應(yīng)力的預(yù)測(cè)。主要研究工作包括：
　　

2、首先，建立了殼體/實(shí)體混合的熱彈塑性有限元模型。采用自由度耦合方程實(shí)現(xiàn)殼體與實(shí)體單元在交界面處的平滑連接；基于ABAQUS用戶子程序完成體面組合熱源模型的二次開發(fā)，求解出瞬態(tài)溫度場；利用間接耦合方法加載溫度載荷，實(shí)現(xiàn)了T型接頭焊接變形與殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬，最大角變形的模擬誤差僅11.11％，且顯著提高了計(jì)算效率，為大型結(jié)構(gòu)件焊接變形與殘余應(yīng)力模擬奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，提出了一種局部熱彈塑性-整體彈性映射的有限元高效模擬方法。利用

3、殼體/實(shí)體混合的熱彈塑性有限元方法實(shí)現(xiàn)T型接頭局部位段的焊接變形與殘余應(yīng)力計(jì)算；通過編制有限元后處理二次開發(fā)程序，提取局部位段的殘余塑性應(yīng)變作為固有應(yīng)變；采用初始應(yīng)力載荷方法，將固有應(yīng)變映射到整個(gè)T型接頭焊縫區(qū)。經(jīng)過與試驗(yàn)及傳統(tǒng)計(jì)算方法對(duì)比，發(fā)現(xiàn)該方法能夠在保證計(jì)算精度的前提下，將計(jì)算效率提高約53.7%。
　　最后，完成了大型導(dǎo)流管焊接變形與殘余應(yīng)力的模擬分析?；诒疚奶岢龅摹熬植?整體”映射的模擬方法，以更小焊接變形和更低殘余