对接接头i型坡口焊接工艺研究

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1、对接接头I型坡口焊接工艺研究毕业设计（论文）对接接头中I型坡口研究学生姓名：系别：材料工程系专业：焊接技术及自动化学号：0903310209班级：焊接10指导教师：摘要本文基于非线性有限元分析软件MSC.MARC平台，模拟了中碳钢5mm厚I型坡口平板对接焊，以及在不同焊接工艺参数下的温度场、应力场和焊接变形。利用MSC.MARC软件模拟焊接的基本过程如几何建模、参数设置、分析求解和结果输出等，分析平板在不同外部约束条件的温度场、应力场，并对比分析不同约束条件下的焊后残余应力及焊后变形，由此得出何种约束条件对I型坡口平板对接焊的变形和残余应力影响因素最小，从而指

2、导实际工作。关键词：焊接模拟，MSC.MARC，约束条件，残余应力，焊后变形ABSTRACTBasedonthenonlinearfiniteelementanalysissoftwareMSC.MARCsimulationplatform,thearticlehassimulatedthejointof5mmthickmedium-carbonsteelplatetype,indifferentweldingprocessparametersofthetemperaturefieldandstressfieldoftheweldingdeformationa

3、ndresults.UsingMSC.MARCsoftwaretosimulatethebasicprocessofweldingsimulation,suchasgeometrymodelinggeneration,parametersettingsandtheresultsoutputtinganddefinitelyanalyzesthetemperaturefieldandstressfieldandtheweldingdeformationindifferentconstraintconditions,andfinallyconcludedtheef

4、fectofdifferentconstraintconditionsonthetypeofweldingdeformationandresidualstressinfluence,soastoguidethepracticalwork.Keywords:Weldingsimulation,MSC.MARC,Constraintconditions,theresidualstress,weldingdeformation.目录第1章概论11.1课题背景及意义11.2焊接应力和焊接变形产生的原因1力产生的原因1形产生的原因11.3焊接模拟技术国内外现状及发展2拟

5、技术理论来源2焊接模拟技术发展现状3焊接模拟技术发展趋势31.4本文主要任务和研究路线4第2章MSC.MARC焊接模拟过程52.1MSC.MARC功能简介52.2焊接模拟基本过程5拟前处理6焊接模拟分析9焊接模拟后处理9第3章温度场和应力场的模拟103.1焊接工艺方案的确定103.2温度场的模拟及分析11瞬态温度场的模拟结果11温度场的对比分析133.3应力场的的模拟与分析13等效应力分布14等效应力的对比分析163.4本章小结17第4章约束条件对焊接变形的影响184.1有关焊接变形184.2焊后变形结果及分析19焊后宏观变形及分析19AB节点方向上的变形结果

6、分析22CD节点方向上的变形结果分析244.3本章小结26第5章结论27致谢28参考文献29第1章概论1.1课题背景及意义焊接是一复杂的物理化学过程，长久以来，焊接工艺主要依靠经验积累和实验测试，成本消耗巨大且焊接质量难以保证、废品率高。由焊接产生的动态应力应变过程及其随后形成的残余应力是导致焊接裂纹和接头强度与性能下降的重要因素1.3焊接模拟技术国内外现状及发展拟技术理论来源焊接是一个涉及传热学电磁学材料冶金学固体和流体力学等多学科交叉的复杂过程数值积分法用在原函数难于找到的微积分计算中。常用的数值积分法有梯形公式、辛普生公式，高斯求积法等；蒙特卡洛法又称随

7、机模拟法。即对某一问题做出一个适当的随机过程，把随机过程的参数用由随机样本计算出的统计量的值来估计，从而由这个参数找出最初所述问题中的所含未知量；差分法的基础是用差商代替微商，相应的就把微分方程变为差分方程来求解。差分法的主要优点是对于具有规则的几何特性和均匀的材料特性问题，其程序设计和计算简单，易于掌握理解，但这种方法往往局限于规则的差分网格，不够灵活。在焊接研究中差分法常用于焊接热传导、熔池流体力学、氢扩散等问题的分析；有限元法起源于20世纪50年代航空工程中飞机结构的矩阵分析，现在它已被用来求解几乎所有的连续介质和场的问题。在焊接领域，有限元法已经广泛的

8、用于焊接热传导、焊接热弹塑性应力和变形