鋁合金變極性等離子弧焊接應力場數(shù)值模擬.pdf

1、鋁合金具有低密度,高比強度以及優(yōu)良的加工性能等特點,已經(jīng)廣泛地應用在航空、航天、汽車以及船舶等工業(yè)領域。但鋁合金的獨特物理和化學特性已經(jīng)成為其焊接的難點,作為一種針對鋁合金的新型焊接方法,變極性等離子弧焊接方法已經(jīng)受到廣泛關(guān)注及應用。如果能將數(shù)值模擬技術(shù)成功應用在鋁合金變極性等離子弧焊接工藝的制定過程中,不但可以縮短由于長時間的實驗而加長的生產(chǎn)周期,同時還可以生產(chǎn)成本。
　　本文以傳熱學及熱彈塑性有限元分析法為理論基礎,利用ANS

2、YS有限元分析軟件,采用的是以溫度場為基礎進行應力場計算的間接法,對鋁合金變極性等離子弧焊接進行應力場的三維數(shù)值模擬。
　　首先對鋁合金變極性等離子弧焊的特點進行分析,建立與實際情況相同的有限元分析模型。焊材的熱物理參數(shù)均隨著溫度的變化而改變。由于焊縫區(qū)域的溫度和殘余應力較大,屬于重點分析區(qū)域,因此與焊件邊緣相比,焊縫區(qū)域網(wǎng)格劃分更為細密。焊接熱源采用高斯+雙橢球熱源模型,并通過正、反極性期間熱源模型不同尺寸的循環(huán)加載,與實際焊接

3、情況更加貼近。計算后得到焊接的溫度場結(jié)果,截取不同時刻下焊接溫度場的分布云圖,同時獲取焊件上幾點的了循環(huán)曲線,綜合分析在焊接過程中,整個焊件的溫度變化過程以及其變化規(guī)律。
　　應力場計算沿用溫度場的有限元模型,并以溫度場計算結(jié)果為載荷進行求解分析。計算后得到焊接應力場結(jié)果,截取不同時刻下焊接應力場的分布云圖,并通過對焊件整體以及某幾個點的殘余應力分析,得到焊后整體焊件的殘余應力變化情況。
　　最后,本文采用YC-Ⅲ型應力測量