关于双椭球热源参数调整在预测在役焊接熔池尺寸上的应用

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1、双椭球热源参数调整在预测在役焊接熔池尺寸上的应用郭广飞，王勇，韩涛，贾鹏宇(中国石油大学(华东)机电工程学院，山东东营257061)摘要：双椭球热源模型常用于在役焊接过程的数值模拟，模型中参数的合理选用对于计算结果的正确性具有决定性的作用。以往进行热源参数的调整，常运用经验反复进行试算以确定热源参数，具有很大的不确定性且工作量较大。为此，运用解析法对在役焊接常用的二氧化碳气保焊双椭球热源模型参数的确定进行了计算，通过模拟计算与试验相结合的方式对其进行验证，确定了该模型熔池尺寸参数的经验公式。研究结果表明，运用该方法，热源参数的确定过程大大简化，提高了数值模拟的效率和精度，较好地预

2、测了在役焊接熔池的尺寸。关键词：双椭球热源模型；熔池尺寸；在役焊接；数值模拟中图分类号：TH128；TG402文献标识码：A文章编号：1001—4837(2013)01—0015—05doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2013．01．002ApplicationofDouble——ellipsoidHeatSourceParametersAdjustmentGUOGuang—fei，WANGYong，HANTao，JIAPeng—yu(CollegeofMechanicalandElectronicEngineeringinChinaUniversityo

3、fPetroleum，Dongying257061，China)Abstract：DoubleellipsoidheatsourcemodelusuallyusedinthenumericalsimulationO±thein—serviceweldingprocess，andthereasonableselectionofparametersofmodelhasadecisiveroleonthecorrectnessofsimulationresults．Inthepast，theadjustmentoftheheatsourceparameterstakesalottime

4、，andalsoisahardwork，buttheuncertaintyisverylarge．AnalyticalmethodwasusedtocalculatethedoubleellipsoidheatsourceparametersofcarbondioxidegasshieldedarCwelding，whichisusuallyusedinin—servicewelding．Anempiricalformulaofpoolsizeparametersofdoubleellipsoidheatmodelwasestablishedbythemeanofcombinat

5、ionofsimulationandexperimenta1．Andtheresultsshowthat，withthemethod，theeficiencytodeterminetheheatparametersisimprovedsignificantly，andthesizeofin—serviceweldingpoolhadbetterprediction．Keywords：doubleellipsoidheatsourcemodel；poolsize；in—servicewelding；numerica1simulation基金项目：国家自然科学基金项目(5107417

6、4)；山东省自然科学基金项目(ZR2OIOEM041，Y2007A31)·15·双椭球热源参数调整在预测在役焊接熔池尺寸上的应用Vo130．Nol2013热源模型采用双椭球模型]，如图1所示，其0引言方程为：q／(x,y,z,t)=石油管线在服役过程中，由于腐蚀、磨损以及qTCtfOC．exp[_3(等

7、意外损伤等原因，会造成管线的局部减薄、损3(羊)一3()](1)坏]，对损坏的管线进行在役焊接修复是一种高效、经济的修复方法J。在役焊接修复石油天然气管道时，由于是带压操作，烧穿是首先要避免的¨=⋯p[_3(q"rfaocr问题，试验研究烧穿具有很大的危险性，使用焊接3(羊)一3

8、()](2)数值模拟研究烧穿问题具有很大的优越性，而进行烧穿数值模拟研究时，双椭球热源模型使用式中——热源分布参数+=2居多。该热源模型描述的热流密度分布在椭球形卵——热源效率体积内，能够对焊接温度场进行准确的模拟。然／l_一电弧电压，V而对于功率大小相同的热源，当热流密度分布不卜焊接电流，A同时，计算结果差别较大，所以双椭球模型的形状af，o，——前半椭球、后半椭球的长度参数参数对其内部热流分布具有决定性的影响，而实6——椭球宽度参数际使用过程中，并没有严格的规定来说明形状参c