熱源模型對焊接數(shù)值模擬影響的研究.pdf

1、本文對薄板的焊接數(shù)值模擬進(jìn)行研究，使用ANSYS有限元分析軟件，著重研究模擬焊接過程中不同熱源模型尺寸形狀及熱分布的施加，對溫度場的影響，為應(yīng)力場的計(jì)算提供更精確的前提條件。目前計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)在施加熱源方面種類較多，但不同熱源及不同參數(shù)下的對比結(jié)果卻鮮有報(bào)道。本文內(nèi)容包括：改變施加載荷體單元的尺寸、位置以及其內(nèi)部的熱量比例，雙橢球熱源不同維度的長度、比例及其熱量分布、多道次焊接不同焊接道次順序；對比不同熱源模型、參數(shù)下的熔池形貌，熱影響

2、區(qū)的熱循環(huán)曲線，計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比，得到最接近實(shí)際的焊接模擬參數(shù)，為精確計(jì)算結(jié)果、節(jié)約計(jì)算時(shí)間、簡化模型提供了理論方法。
　　普通體生熱加載在模擬熔池溫度分布存在一定的局限性；改善體生熱加載沿焊材厚度方向自上而下施加遞減的體生熱率，可進(jìn)一步精確焊縫溫度場計(jì)算。沿焊材厚度方向平均分為三份，以1:2.2:2.9的比例施加熱輸入，可減小焊縫溫度沿厚度方向的梯度，且變化緩慢均勻。通過沿焊接方向加載多層單元的手段利用生死單元技術(shù)施加長

3、度4mm的熱源，使焊縫最高溫度不變的前提下，使熔長增加1~2倍，有效地改善了熔池形貌及熱影響區(qū)的溫度變化。改善體生熱加載可達(dá)到模擬精度且計(jì)算時(shí)間僅為雙橢球加載的1/7，但無法進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)及在焊縫較寬時(shí)命令程序較為繁瑣；雙橢球熱源加載能夠在焊縫、熱影響區(qū)達(dá)到較為精確的模擬計(jì)算且可通過控制參數(shù)進(jìn)行焊材上下表明溫度分布的調(diào)節(jié)，但編程繁瑣，計(jì)算時(shí)間冗長。單側(cè)焊接產(chǎn)生的焊后殘余應(yīng)力及變形大于雙側(cè)焊；雙側(cè)交替焊接有更小的焊后殘余應(yīng)力及變形，應(yīng)力減少