介绍不锈钢平板焊接过程的温度场模拟

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1、学兔兔www.xuetutu.comTest＆Research试验研究不锈钢平板焊接过程的温度场模拟袁训锋，柯昌珍，陈武彦，田敏(商洛学院，陕西商洛726000)摘要：以厚大不锈钢平板件作为焊接材料，采用直接差分法求解热传导方程，运用C++语言编写模拟程序，再现焊接过程中的温度场分布，研究了热量集中系数对温度场分布及热影响区的影响。结果表明：焊接过程中，在移动热源前方等温线较密集，热源后方等温线较稀疏，以焊接点为中心，热扩散层呈辐射状。随着热量集中系数k的增加，材料的最高温度和最低温度均升高，热影响区域面积减小。关键词：焊接过程；温度场；直接差分法；数值模拟中图分类号：TG457；文献标

2、识码：A；文章编号：l006—9658(2015)01-0009-03D01：10．3969~．issn．1006--9658．2015．01．002焊接是涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复成形过程的扫描路径提供理论依据。杨胜【6等应杂过程。采用理论方法分析将遇到巨大的数学困用ANSYS软件，建立了管道焊接模型，获得了焊缝难，采用传统试验方法研究无法揭示焊接过程的物区的瞬态温度场情况。魏艳红等[7-9]采用数值模拟理本质，数值模拟技术能够克服理论分析和传统试技术模拟研究了焊缝凝固微观组织演变过程。王中验研究所遇到的困难，已经成为研究焊接过程的重辉、宫大猛详细介绍了焊接过程数值模拟的要工具

3、。发展现状。这些研究中，对于焊接过程中的温度分在焊接过程数值模拟的发展中，Goldak[1针对布情况和热影响区的形状及尺寸规律仍处于探索激光焊接、电子束焊接，焊接电弧的穿透作用而不阶段。考虑电子束，提出一个半球形的源分布函数，建立本文采用直接差分法求解热传导方程，使用了焊接过程数值模拟的热源模型。薛忠明口等在C++语言编写模拟程序，Tecplot可视化模拟结果，激光小孔传热模型的基础上进行深度的分析，将移再现了厚大不锈钢平板材料焊接过程中的温度分动线热源条件下的稳态温度场与高斯分布热源下布，详细研究了热量集中系数对温度场分布及热影的温度场二维瞬态有限元分析结果进行对比。曾祥响区形状尺寸的

4、影响。呈[3等利用APDL编写程序，模拟了激光焊接过程中的焊接原材料表面温度场的变化。王希靖[4等1焊接过程计算模型建立了搅拌摩擦焊的热输入模型，借助ANSYS有1．1焊接工件及工艺的选择限元工具，再现了铝合金薄板搅拌摩擦焊过程的温度场，获得了温度场空间分布随时问的变化规律。以不锈钢1Crl8Ni9Ti合金材料，10X10X0．5胡珞华[5等以薄板件单层成形为研究对象，分析了(cm)的板件为研究对象，采用直接差分法对TIG焊不同的堆积轨迹对温度场的影响，从而为合理选择接温度场进行模拟。不锈钢1Crl8Ni9Ti合金材料的热物理性能参基金项目：陕西省教育厅专项科研计划资助项目(14JK12

5、23)；陕西省教育科学“十二五”规划资助项目(SGH13401)；商洛学院数为：密度p=7830kg／m；凝固点温度T--1713K(1博士启动基金资助项目(12SKY01—1)440℃)；导热系数25．89w／(m·K)；比热C=0．6收稿日期：2014—10—09稿件编号：1410—673327kJ／(kg·K)；换热系数(工件表面与周围环境)作者简介：袁训锋(1984一)，男，博士，主要从事凝固过程的模拟研hr=100J／(m2．s．℃)。究与试验研究．中国铸造装备与技术1／2015oFMT9学兔兔www.xuetutu.com试验研究Test&Research1．2参数他的选取存

6、侧【flf形成楔彤热影响，存焊枪的近邻Ix域颜色×lflCrl8Ni9Ti不锈钢酞件在TIG焊接时的温深、温度高；以焊接点为巾心，热扩散辅I卜f状，较度场进行数计算．通过查阅各种相关资料，在计远f)(域颜色浅、温度低，如同2．a干¨3．a所爪随着算过r受规范参数取值如下：焊枪的移动，热源小断向焊件传递热埘，聊包较深(1)接电流／=I80A，焊接电14V，焊接的高温f×：域向移动，将同态材料熔化，术的高述发f_=0．4cm／s；温域fttJ热外传递，榭火ix：域单元的色变(2)热效率r／=O．65；浅，逐渐凝，殳f12．b、2．c嗣13．b、3．c所，jt=-20(3)集fII系数k=5．

7、0cm～．S时刻，焊枪达到模拟区域边界，移动热源疗等温线较密集，热源后方等温线较稀疏，最始焊接的位置已接近浅蓝色，相关域凝结，臭¨2．d干¨2温度场模拟程序的实现3．d所永、2．1卜司{：}}削分先¨{物理边界合，flf选样合适的空nJ所川：办法怀，各单元1I’￡怵辛争的标法(左)及{：H邻天糸(行)科2接过材料{!J!I】面不I时划L“~Ji1111艘分(a)i(b)『2．2序脱过程lal_将热、1：恒直接应用到差分元I，根据传人