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《有关焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟》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、焊接(4)welding●计算机应用●焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟李茹娟,李萌盛(合肥工业大学材料科学与工程学院,安徽合肥230009)摘要:通过ANSYS有限元分析软件,采用热-应力直接耦合分析法对低碳钢中厚板埋弧焊焊接温度场与应力场进行了模拟分析,并比较了单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同时焊三种焊接工艺过程对接头焊接残余应力的影响。关键词:数值模拟;中厚板埋弧焊;焊接残余应力中图分类号:TG404文献标识码:A文章编号:1001-3814(2006)15-0073-03Numeri
2、calSimulationonWeldingStressFieldDuringSAWforMediumPlateWithDifferentWeldingProcessingLIRu-juan,LIMeng-sheng(AcademyofMaterialScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei230009,China)Abstract:ThestressfieldandtemperaturefieldofSAWforthemediumplat
3、eoflowcarbonsteelweresimulatedusingdirectcoupled-fieldanalysisbyANSYSfinite-elementanalysissoftware.Theeffectsoftheprocessofthesinglesidedouble-passwelding,doublesidedouble-passweldingwhichwerefinishedatthesametimeandintheordinaltimeonweldingresidualstresso
4、fjointwereanalyzedandcompared.Keywords:numericalsimulation;SAWforthemediumplate;weldingresidualstress在中厚板对接焊接过程中,常常通过改变焊力平衡方程为:接工艺过程来降低其焊接应力与变形,最常见的#ij,j=0(2)方法是采用双面焊代替单面焊,用单面多道焊来#ij,j为包括热应力的应力分量。T代替单面单道焊。这样做对于减少接头变形的效$ij,j=%ij,j(T-T0)&ij,j(3)T果是直观的,但对于是否降低
5、接头应力缺乏依据式中:’ij,j为热应变张量;%ij,j为热膨胀系数;T0为与定量分析。为此,本文将通过数值模拟的方法,参考温度;&ij,j为&算子。比较单面双层焊、正反双面依次施焊和正反双面应力应变间的本构方程为:PcT同时施焊三种不同焊接工艺过程对中厚板埋弧焊d#ij=Dijkl(d’kl-d’kl-d’kl-d’kl)(4)PcT焊接残余应力的影响。式中:Dijkl为弹性本构张量系数;d’kl、d’kl、d’kl、d’kl分别为总应变、塑性应变、蠕变应变和热应变。1焊接过程分析的理论基础2三维有限元模型
6、的建立[1]1.1三维非线性瞬态热传导问题的控制方程"T""T""T""T2.1建立几何模型!c=(k)+(k)+(k)+Q(1)"t"x"x"y"y"z"z焊件为400mm×200mm×16mm的20钢,分式中:!为材料密度;k、c为材料的导热系数和比别采用单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同热容;Q为热强度。[3]时焊三种焊接工艺条件施焊,其焊接工艺规范见表1。考虑平板结构的对称性并为了减少计算量,[2]1.2应力场的控制方程只取对称的右侧焊件进行分析。收稿日期:2006-04-182.2定义材料性能参
7、数和选择单元类型作者简介:李茹娟(1978-),女,河南孟津人,硕士研究生;电话:0551-2924839;E-mail:lirj2004@163.com在ANSYS前处理中建立计算用的材料库文《热加工工艺》2006年第35卷第15期73焊接(4)welding表1焊接工艺规范后半部分:电流电压焊速焊接方法坡口形式-16!3fQ/A/V/m·hq(x,y,z,t)=rexp(-3)[(x/a)2+(y/b)2+(z/c)2)]2两面依70°双面820/6203620a2bc#!$次施焊埋弧两面同163式中:f
8、f取0.6,fr取1.4,a1取3mm,a2取11.5mm,b焊600/6003629.5时施焊3取14mm,c取9.5mm。由于本文中移动热源沿z第一层手工70°单面2202310.8双层电弧焊打底16方向移动,所以公式中z=z-!t。第二层埋3焊8303821弧焊焊满32.4边界条件及载荷的施加件,包括热学性能参数(密度、比热容、热焓、线膨[5]采用热-应力耦合中的直接分析法,因此需胀系数和导热
