基于Marc的焊接過程數(shù)值模擬方法研究與應(yīng)用.pdf

1、焊接是現(xiàn)代生產(chǎn)中非常重要的一種材料連接工藝，焊縫質(zhì)量的好壞對(duì)于結(jié)構(gòu)的安全性能有著非常重要的影響。研究焊接過程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)將對(duì)提高焊接工藝、改善焊縫質(zhì)量、保證焊接結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度提供很大的幫助。本文研究的目的就在于通過改進(jìn)數(shù)值模擬中熱源模型參數(shù)來提高數(shù)值模擬的精度，獲得更準(zhǔn)確的焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，并將其應(yīng)用于實(shí)際焊接工藝的改進(jìn)，為焊接技術(shù)的進(jìn)步提供指導(dǎo)。
　　本文首先對(duì)常用對(duì)接焊接接頭的網(wǎng)格劃分方法、熱物理性能參數(shù)的選取以及邊界條件的

2、設(shè)定方法進(jìn)行了總結(jié);其次對(duì)各種熱源模型的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了分析，在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上結(jié)合自己的計(jì)算經(jīng)驗(yàn)提出了一套雙橢球熱源模型參數(shù)選取方法，并用文獻(xiàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證，保證了方法的正確性。然后采用這種方法分析對(duì)比了考慮材料添加和不考慮材料添加兩種模擬方法對(duì)熔池形態(tài)和殘余應(yīng)力的影響，通過分析得出采用考慮材料添加的模擬方法所得的熔池形態(tài)和焊后殘余應(yīng)力分布要比不考慮材料添加的模擬方法更合理。
　　在確定了焊接過程數(shù)值模擬方法

3、之后，本文將這套方法應(yīng)用于實(shí)際焊接工藝的改進(jìn)。首先對(duì)勻速焊接過程進(jìn)行了數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)勻速焊接存在起弧階段焊不透的焊接缺陷，據(jù)此對(duì)變速焊接進(jìn)行了研究，通過降低起弧階段的焊接速度成功解決了起弧階段未焊透的焊接缺陷;然后依據(jù)前人得出的公式計(jì)算出了SUS304奧氏體不銹鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms，采用數(shù)值模擬方法控制雙層單道焊的焊間冷卻時(shí)間，通過控制焊間冷卻時(shí)間利用第二道焊對(duì)第一道焊縫的二次加熱作用使第一道焊冷卻至馬氏體形成溫度的時(shí)間延長(zhǎng)，減緩了冷卻

4、速度，從而避免了淬硬組織—馬氏體的產(chǎn)生，這樣可以有效預(yù)防焊后出現(xiàn)冷裂紋。最后采用數(shù)值模擬的方法對(duì)厚板多層多道焊采用V形坡口順序單面焊和采用X形坡口對(duì)稱雙面焊兩種工藝所得焊后變形和焊后應(yīng)力分布進(jìn)行了對(duì)比。得出采用V形坡口順序單面焊容易產(chǎn)生較大的焊后角變形，且殘余應(yīng)力大小和分布要優(yōu)于X形坡口對(duì)稱雙面焊;采用X形坡口對(duì)稱雙面焊幾乎無焊后變形，但是殘余應(yīng)力大小和分布都不如V形坡口順序單面焊。因此在實(shí)際焊接中對(duì)于V形坡口順序單面焊要注意控制角變形