铝合金筒形筋板加强结构间断角焊缝残余应力场分析

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1、中文摘要铝合金结构广泛应用于交通、铁道、船舶、航空航天等工程领域。在其焊接制造过程中，由于其热膨胀系数大、弹性模量小，不可避免地产生焊接残余应力与较大的焊接变形。同时，对于间断角焊缝铝合金结构，焊后残余应力状态非常复杂。因此，对铝合金角焊缝间断焊结构的焊后残余应力场进行研究，具有重要的理论意义和现实价值。本文以热一弹塑性理论为基础，利用大型通用有限元分析软件ANSYS，对5A06铝合金筒形筋板间断角焊缝结构进行了三维数值模拟，深入研究了间断焊过程中的动态焊接应力场的演变及分布规律。本课题的主要工作和成

2、果有以下几个方面。首先，取部分结构代替整体，对铝合金结构间断角焊缝的温度场和应力场进行了三维动态模拟，考虑了5A06材料热物理性能的非线性，模拟出角焊缝间断焊过程中不同时刻的瞬态温度场、瞬态应力场和残余应力的分布，为该铝合金结构的加工工艺分析提供了有效的参考。根据该结构生产工艺过程的需要，对该铝合金结构进行了去除部分简壁的焊后残余应力应变场分析。分析结果表明，切割掉部分筒壁后使结构的径向变形量增加，切割缺口附近的应力发生了再分布，但结构上其余部位的残余应力分布基本不变。最后，将计算模型轴向扩展三倍，对

3、总计有72条间断焊焊缝的铝合金整体筒形结构进行了分析。分析表明，扩展结构后的焊后残余应力分布规律没有大的变化，表明取该结构中一部分进行模拟的简化分析策略是可行的。关键词：铝合金；角焊缝；间断焊；数值模拟；温度场；应力场ABSTRACTThealuminumalloystrueturewidelyappliestothetraffic，themilroad，theships，aerospac冶andthemanufacturingengineeringfield．Initsweldingmanufact

4、ureprocess,becauseitsthermal-expansioncoefficientisbig,theelasticitycoefficientissmall，willinevitablygenerateweldingresidualstressandbiggerweldingresidualdeformation．Atthesametime，regardingaluminumalloycylinderstructurereinforcedbyribwithdiscontinuousfi

5、llet,theweldingresidualstressconditionisextremelycomplexafterwelds．Therefore，studyontheresidualstressof。thealuminumalloystructurewithdiscontinuousfillethastheimportanttheorysignificanceandtherealisticvalue．Basedonheat-elastic-plastictheory,thisarticleca

6、rriedonthethreedimensionalnumericalanalysistothe5A06aluminumalloystruoturewithdiscontinuousfilletusedfiniteelementanalysissotbccareANSYS．Westudiedinthedynamicweldingstressevolutionandthedistributionruleofaluminumalloystrueturewithdiscontinuousweldingpro

7、cessthoroughly．Thismainworkandtheachievementofthisarticlehavefollowingseveralaspects．Firstofall，takearepresentativepartofoverall蚰mctm岛thisarticleestablishedthetemperaturefieldandthestressstrainfieldofaluminumalloystructurewithdiscontinuousfilletinthreed

8、imensionalfiniteelementanalysismodels，andconsideredthematerialthermophysicalperformanceandthemechanicalpropertyreliedontothetemperaturechanges．T1liscanbeas811effectivereferenceforprocessingtechniqueofaluminumalloystmctore．Further