起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)焊縫殘余應(yīng)力數(shù)值模擬分析.pdf

1、焊接作為一種重要的制作技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要的作用，通過(guò)焊接人們可以獲得優(yōu)異的連接質(zhì)量和優(yōu)秀的使用性構(gòu)件，焊接結(jié)構(gòu)相對(duì)于鉚接和螺栓等其他聯(lián)接結(jié)構(gòu)，具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。但是焊接結(jié)構(gòu)也有著明顯的不足，那就是存在較大的焊接應(yīng)力和之后出現(xiàn)的焊接變形。焊接結(jié)構(gòu)焊縫處的應(yīng)力集中，是疲勞、脆斷等破壞的起源，因此，非常有必要對(duì)焊后殘余應(yīng)力進(jìn)行研究，掌握焊縫及周圍應(yīng)力的分布規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考。
　　本文借助于ANSYS有限元軟件

2、的熱-結(jié)構(gòu)耦合功能，考慮焊接溫度場(chǎng)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的單項(xiàng)耦合作用，針對(duì)起重機(jī)主梁箱型結(jié)構(gòu)腹板與翼板焊接處的角焊縫進(jìn)行實(shí)例分析，模擬計(jì)算其焊后溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分布規(guī)律。本文選用雙橢球型熱源模型，并適當(dāng)選取高溫時(shí)的材料物理性能參數(shù)，運(yùn)用有限元軟件ANSYS的APDL語(yǔ)言編寫程序命令流，實(shí)現(xiàn)焊接熱源的移動(dòng)加載，模擬焊接過(guò)程，最終得到了焊接溫度場(chǎng)以及焊接應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化的仿真圖，由已求出的溫度值計(jì)算出應(yīng)力值，方法是將作用到焊件上的熱單元轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)單

3、元，計(jì)算并分析出各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的瞬態(tài)應(yīng)力值和最后殘余應(yīng)力值的大小。
　　焊接過(guò)程是一個(gè)瞬態(tài)熱變化過(guò)程，為了形象模擬出熔池金屬的熔化、凝固過(guò)程，本文運(yùn)用了ANSYS中生死單元技術(shù)，形象模擬焊接過(guò)程中焊接材料不斷填充焊縫的過(guò)程，給出角焊縫及其周圍焊接殘余應(yīng)力的分布趨勢(shì)。生死單元技術(shù)的實(shí)質(zhì)是將超過(guò)材料熔點(diǎn)的單元“殺死”，并且激化未超過(guò)熔點(diǎn)的單元。
　　本文針對(duì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的箱型主梁翼板與腹板焊接處的角焊縫，建立三維模型，進(jìn)行了有效的