20鋼單面焊雙面成形的數(shù)值模擬及試驗分析.pdf

1、基于襯墊的單面焊雙面成形技術廣泛應用于鍋爐、壓力容器和壓力管道等重要結(jié)構。由于襯墊的選擇受到構件尺寸和材料特性等因素的影響,給焊接工藝的制定帶來很大困難,因此對不帶襯墊的單面焊雙面成形技術的研究很有必要。為了減少試驗成本,焊接模擬得到了快速發(fā)展,但對單面焊雙面成形技術的模擬甚少。本文的研究內(nèi)容是不帶襯墊的20鋼單面焊雙面成形技術的數(shù)值模擬和試驗分析。
　　 應用有限元分析軟件ANSYS,編寫APDL(ANSYSParametri

2、cDesignLanguage)語言,對八組參數(shù)進行模擬,得出溫度場的影響因素。其中焊接速度越快,熱源加熱的時間越短,輸入的熱能量越少,最高溫度越低;電弧半徑越大,熱源的能量越分散,最高溫度越低;電流電壓越大,熱輸入就越多,溫度就越高。接著對五組參數(shù)進行溫度場分析,選擇其中優(yōu)化的三組參數(shù)進行應力場和試驗分析。
　　 焊接溫度場分析表明,第①組參數(shù)的熱能量輸入過少,達不到單面焊雙面成形的效果,第⑤組參數(shù)的熱能量輸入過多,產(chǎn)生氣孔和

3、未熔合等缺陷。第②、③和④組參數(shù)符合條件,接下來對這三組參數(shù)進行應力場分析和試驗分析。
　　 焊接殘余應力分析表明,焊縫區(qū)和熱影響區(qū)為拉應力,母材區(qū)為壓應力,其中焊縫區(qū)拉應力最大,接近屈服極限,這與實際相符,并且第④組殘余應力最小,因此第④組參數(shù)最佳。
　　 試驗分析拉伸試驗表明,所有試樣的斷裂位置均在母材區(qū),第④組試樣的平均抗拉強度為569MPa,平均延伸率為16.1％,塑性好。斷口形貌分析表明,第④組試樣的微觀形貌韌