貫穿件多道焊溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是一個(gè)涉及電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過(guò)程。焊接現(xiàn)象包括焊接時(shí)的電磁、傳熱過(guò)程、金屬的熔化和凝固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力和變形等。一旦能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種焊接現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)模擬，就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)確定焊接各種結(jié)構(gòu)和材料的最佳設(shè)計(jì)、最佳工藝方法和焊接參數(shù)。 本文系統(tǒng)地論述了焊接過(guò)程溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分析理論，總結(jié)了基于有限元分析軟件ANSYS的焊接模擬計(jì)算過(guò)程，并且對(duì)目前研究很少的某典型貫穿件構(gòu)件環(huán)焊縫多道焊的焊接過(guò)程進(jìn)行了三維

2、有限元模擬，求解得到了溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。經(jīng)過(guò)分析知求解結(jié)果與前人的分析結(jié)果及理論上的結(jié)果吻合較好，為以后進(jìn)行類似構(gòu)件的焊接數(shù)值模擬提供了依據(jù)。 本文的主要內(nèi)容包括：建立合適的有限元模型；選擇雙橢球熱源模型，利用函數(shù)加載功能實(shí)現(xiàn)熱源沿環(huán)焊縫移動(dòng)：采用“生死”單元技術(shù)模擬焊縫金屬一道一道順序填充的過(guò)程；討論熱源模型參數(shù)和焊接速度對(duì)溫度場(chǎng)結(jié)果的影響；在分析得出的溫度場(chǎng)的基礎(chǔ)上對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬。 本文編寫了應(yīng)

3、用有限元分析軟件ANSYS對(duì)環(huán)焊縫多道焊溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行模擬分析的APDL(ANSYS Parametric Design Language)程序，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的修改相應(yīng)的參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)焊接工藝的優(yōu)化。這為優(yōu)化焊接結(jié)構(gòu)工藝和焊接規(guī)范參數(shù)提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。 本文研究了可行的環(huán)焊縫多道焊溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的三維動(dòng)態(tài)模擬方法，為復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分析提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)，促進(jìn)了有限元分析技術(shù)在焊接力學(xué)以及工程中的應(yīng)