S355钢TIG焊有限元仿真分析.pdf

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1、VOl-35No．5铸造技术May．2014F0IDRYTECHN0L0GY·1057·$355钢TIG焊有限元仿真分析张沛强(陕西财经职业技术学院，陕西成阳712000)摘要：采用SYSWELD软件对$355低碳合金钢平板对接焊焊接过程进行温度场和应力场的有限元模拟。分析焊缝温度场、焊后相组成以及焊后残余应力分布，以优化焊接结构和工艺设计。结果表明，焊接过程中，熔池区域温度最高，母材区域温度较低。在焊缝处横向残余应力较大；焊缝处的纵向应力主要为纵向拉应力，随着与焊缝距离的增大，拉应力最后逐渐转化为压应力。在焊缝中心处，纵向拉应力的数

2、值小于两侧的拉应力。关键词：有限元；$355低碳合金钢；仿真分析；焊接结构中图分类号：TG441．4文献标识码：A文章编号：1000．8365(2014)05．1057．03SimulationAnalysisofS355SteelTIGWeldingBasedonFiniteElementZHANGPeiqiang(ShaanxiVocationalCollegeofFinanceandEconomics，Xianyang712000，China)Abstract：Thefiniteelementsimulationofthetem

3、peraturefieldandstressfieldofthe$355low．carbonsteelplateinweldingprocesswereconductedbySYSWELDsoftware．Theweldtemperaturefield，phasecompositionandresidualstressdistributionafterweldingwereanalyzedtooptimizetheweldingstruc~reandprocessdesign．Theresultsshowthatthehighestt

4、emperatureisinmoltenpoolarea，thelowesttemperatureisinparentmetalareainweldingprocess．Thetransverseresidualstressislargerinthepositionofweldingjoint．Thelongitudinalstressintheweldingjointismainlylongitudinaltensilestress，withtheincreaseofthespacetoweldingjoint，thetensile

5、stressgraduallytranslatesintocompressivestress．Inthecenteroftheweldingjoint，thelongitudinaltensilestressislessthanthatineitherside．Keywords：finiteelement；$355low—carbonalloysteel；simulationanalysis；weldingstructure在热机械加工中，热加工过程的物理模拟、数值程为研究对象，采用SYSWELD软件对焊接过程进模拟已发展成为重要的研

6、究方向和前沿课题[1】。焊行温度场和应力场的有限元模拟．以分析焊缝温度接过程的数值模拟可以优化焊接结构设计和工艺场、焊后相组成以及焊后残余应力的分布。设计，提高焊接质量，因而在焊接界，数值模拟已经1S355钢焊接模型成为热f-I[2]。焊接过程是一个温度变化、组织转变、存在应力应变和金属流动等多方面相互耦合、共同模拟对象为两块$355低碳合金钢板的对焊过作用的复杂过程。分析焊缝金属的温度场、应力应程，其热物理属性参数见表1。钢板的具体尺寸为变场、流场的相互影响作用，对于研究焊接作用机300mm~100mmx5mill，由于计算对象为轴

7、对称结理和优化焊接工艺具有重要的理论研究意义和使构。为减少计算量，选用原结构的一半建立轴对称模用价值[3]。本文以两块$355低碳合金钢板的对焊过型。模型尺寸为300mmxlO0mmx5mm。表1$355低碳合金钢热物理属性参数Tab．1ThermalphysicalpropertiesofS355lowcarbonalloysteel焊接温度场计算的控制方程为导热系数，O表示焊接热源。应力应变场计算的控制pcOTO(AOT)+0_．,OT_)+0O_(AOT)+。方程为平衡方程、物理方程和几何方程。、式中：P，c，A分别为$355合

8、金钢的密度、比热容和2计算结果及分析2．1焊接过程温度场云图收稿日期：2013一ll—Ol由SYSWELD计算结果可以得到不同时刻的作者简介：张沛强(1973一)，陕西扶风人，副教授．研究方向：数据挖掘，焊接技术研究．电