相关焊接接头残余应力数值模拟

《相关焊接接头残余应力数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、赵尚超等：焊接接头残余应力数值模拟75焊接接头残余应力数值模拟赵尚超，李晓苏，靳丽莉(1．大连交通大学土木与安全3-程学院．辽宁大连116028；2．广西大学土木建筑3-程学院。南宁530004)【摘要】焊接计算软件盛行，然因其考虑因素不够全面，结果缺乏准确性。本文用有限元分析软件AN-SYS，编程模拟焊接接头的残余应力的大小和分布。模拟结果和试验结果比较吻合，证明了方法的实用价值。最后以宏文件形式形成程序块内嵌到软件中，便于计算和应用。【关键词】残余应力；有限元；数值模拟【中图分类号】TU391【文献标识码】B【文章编号】1001—6864(2012)05—0075—0

2、3COM口E，UTERS删LATIONoFRESmUALSTRESSINWELDINGJOINTZHAOShang．chao，LIXiao．SH，JINLi．1i(1．SchoolofCivilandSafetyEngi．，DalianJiaotongUniv．，LiaoningDalian116028，China；2．CollegeofCivilEngi．andArchitecture，GuangxiUniv．，Nanning530004，China)Abstract：WeldingcalculationsoftwareiSwidelyused．Factorsinvol

3、vedinleSSandthentheresultslackaccuracy．Inthispaper，byfiniteelementanalysissoftwareANSYS，thesizeanddistributionofresid—ualstressofweldedjointsisprogramsimulated．Simulationresultsandtestresuhsaremoreconsistent，practicalvalueofthismethodisproved．Finally，theformationblockofmacrofileformatisem

4、beddedintothesoftwal~，tofacilitatethecalculationandapplication．Keywords：residualstress；finiteelement；computersimulation随着我国机械制造业的迅猛发展，开拓了焊接结构的应用与设计的新阶段。然而，近年来焊接结构的破坏时有发生，究其原因是焊接产生的残余应力加剧结构应力集中，使焊接接头的强度下降。所以准确的了解焊接残余应力分布形式以便调控残余应力仍是一个极为重要的课题⋯。传统的试验方法多为破坏性试验，耗费大量人力、物力。有限元模拟虽然取得了很大进展，但考虑的因素不

5、够全面，结果不够准确。图l接头有限元模型图本文以某型号挖掘机盖板所用钢为试验材料，应用大型有限元软件ANSYS，对强度较薄弱部位的对表1随温度变化的温度场的热物理性能参数接带垫板接头焊接过程中残余应力进行计算机模拟，温度∥℃20250500750100015002000模拟结果与实验结果一致，证明了该方法具有重要的导热系数^XlO一5．理论和实际应用价值。1．1747．5539．428．93035l10／W·(1II

6、rI·℃)1实验模型实验母材为某型号挖掘机的动臂盖板材料，16Mn密度p×lO一7．8677．78677l7．6D27．5527．2686．924／g·mi

7、ll-3合金钢，有着优良的机械综合性能，是一种具有较好焊接性的钢种。焊接试样尺寸为200mmX200mmX比热C0．45960．53450．6841．1910．550．750．7810mm，垫板尺寸200mmX20ram×5mm，坡口角度为／J·(g·℃)’．60。的V型坡口，焊条类型为MK．J607RH。焊接细部换热系数口×10-3示意图和有限元模型如图l。焊后余高均值为2mm。。I3．055．210153031焊缝区有限元网格控制在lmm以下。76低温建筑技术2012年第5期(总第167期)表2随温度变化的应力场的物理性能参数的间隔时间为10s。焊接温度场为典型非稳态

8、温度场，在焊接的不同时刻，其温度分布不同。本文在焊接开始和开始冷却的时间步长较小，随冷却时间增加，步长逐步增大。2程序设计不考虑温度场和应力场的耦合影响(应力做功对温度的影响较小)，先进行瞬态热分析，将瞬态热分析的载荷步结果作为体载荷施加到结构应力分析中图2一道焊8s的温度场云图去。采用ANSYS软件的APDL语言编程实现。2．1物理性能参数一般随温度变化，焊接时局部加热到很高温度，物理性能变化很大，若不考虑材料的性能随温度变化，将会造成较大误差。本文采用比热容突变来考虑液固相变潜热的影响(在熔点附件给比热一个很大突变值)。物