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《焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟《热加工工艺》7><2006年第35卷第15期weldingwelding焊接(4)焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟李茹娟,李萌盛(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥<230009)摘要:通过ANSYS有限元分析软件,采用热-应力直接耦合分析法对低碳钢中厚板埋弧焊焊接温度场与应力场进行了模拟分析,并比较了单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同时焊三种焊接工艺过程对接头焊接残余应力的影响。关键词:数值模拟;中厚板埋弧焊;焊接残余应力中图分类号:TG404文献标识码:
2、A文章编号:1001-3814(<2006)15-0073-03NumericalSimulationonWeldingStressFieldDuringSAWforMediumPlateWithDifferentWeldingProcessingLIRu-juan,LIMeng-sheng(AcademyofMaterialScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei<230009,China)Abstract:Thestressfieldandtemperat
3、urefieldofSAWforthemediumplateoflowcarbonsteelweresimulatedusingdirectcoupled-fieldanalysisbyANSYSfinite-elementanalysissoftware.Theeffectsoftheprocessofthesinglesidedouble-passwelding,doublesidedouble-passweldingwhichwerefinishedatthesametimeandintheordinaltimeonwel
4、dingresidualstressofjointwereanalyzedandcompared.Keywords:numericalsimulation;SAWforthemediumplate;weldingresidualstress在中厚板对接焊接过程中,常常通过改变焊接工艺过程来降低其焊接应力与变形,最常见的方法是采用双面焊代替单面焊,用单面多道焊来代替单面单道焊。这样做对于减少接头变形的效果是直观的,但对于是否降低接头应力缺乏依据与定量分析。为此,本文将通过数值模拟的方法,比较单面双层焊、正反双面依次施焊和正反双面同
5、时施焊三种不同焊接工艺过程对中厚板埋弧焊焊接残余应力的影响。1焊接过程分析的理论基础1.1三维非线性瞬态热传导问题的控制方程[1]!c;T;t=;;x(k;T;x)+;;y(k;T;y)+;;z(k;T;z)+Q(1)式中:!为材料密度;k、c为材料的导热系数和比热容;Q为热强度。1.<2应力场的控制方程[<2]力平衡方程为:#ij,j=0(<2)#ij,j为包括热应力的应力分量。$Tij,j=%ij,j(T-T0)&ij,j(3)式中:’Tij,j为热应变张量;%ij,j为热膨胀系数;T0为参考温度;&ij,j
6、为&算子。应力应变间的本构方程为:d#ij=Dijkl(d’kl-d’Pkl-d’ckl-d’Tkl)(4)式中:Dijkl为弹性本构张量系数;d’kl、d’Pkl、d’ckl、d’Tkl分别为总应变、塑性应变、蠕变应变和热应变。<2三维有限元模型的建立<2.1建立几何模型焊件为400mm×<200mm×16mm的<20钢,分别采用单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同时焊三种焊接工艺条件施焊,其焊接工艺规范[3]见表1。考虑平板结构的对称性并为了减少计算量,只取对称的右侧焊件进行分析。<2.<2定义材料性能参数和选择单
7、元类型在ANSYS前处理中建立计算用的材料库文收稿日期:<2006-04-18作者简介:李茹娟(1978-),女,河南孟津人,硕士研究生;电话:0551-<29<24839;E-mail:lirj<2004@1634>>●计算机应用●73《热加工工艺》<2006年第35卷第15期weldingwelding焊接(4)焊接方法坡口形式电流/A电压/V焊速/m·h-1双面埋弧焊两面依次施焊8<20/6<2036<20两面同时施焊600/60036<29.5单面双层焊第一层手工电弧焊打底<2<20<2310.8第二层埋弧焊焊满8303
8、8<21表1焊接工艺规范70°163370°1633件,包括热学性能参数(密度、比热容、热焓、线膨胀系数和导热系数)和力学性能参数(弹性模量、切变模量和屈服压力)。在做温度场和应力场分析时,采用八节点六面体的耦合单元SOLID5,它适用于稳、瞬态的热、结构、电等
