带筋板的铝合金筒形结构残余应力场分析

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1、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，具有重要的理论价值和现实意义。随着现代科学技术的快速发展，铝合金的焊接问题从研究方法和手段上现己大量采用有限元数值模拟技术。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，对带筋板的5A06铝合金筒形结构进行了三维数值模拟，深入研究了间断

2、焊接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果有以下几个方面。首先，分析了本文所研究的带筋板的铝合金筒形结构的特点，取部分结构代替整体，考虑了5A06材料热物理性能的非线性，建立了有限元分析模型。事实证明，该模型能够充分反映研究对象的特点，较好的模拟了整个焊接过程，得到了理想的结论。其次，建立了铝合金筒形结构角焊缝焊接的热源模型，并通过编制循环程序实现了热源的移动加载，成功地解决了角焊缝焊接的热输入问题，同时利用ANSYS中的生死单元技术实现了焊接过程焊缝的逐一生成，使本文的模拟更加贴近实际情况。最后，

3、在上述工作的基础上，得到了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，其结果与理论和实际都比较吻合，证明了本文模拟的思路和方法都是正确的，为该铝合金结构的加工工艺分析提供了有效的参考。关键词：铝合金；角焊缝；数值模拟；温度场；应力场ABSTRACTTllealuminumalloystructurewidelyappliestOthetraffic，themilroad，theships，aerospaceandthemanufacturingengineeringfield．Initsweldin

4、gmanufactureprocess，becauseitsthermal·expansioncoefficientisbig，theelasticitycoefficientissmall，weldingresidualstressandbiggerweldingresidualdeformationwillbeinevitablygenerated．Atthesametime，regardingaluminumaUoycylinderstructurereinforcedby曲withdiscontinuousfill

5、et，也eweldingresidualstressconditionisextremelycomplexafterwelding．Therefore，thestudyontheresidualstressofthealuminumalloystructurewithdiscontinuousfillethastheimportanttheorysignificanceandtherealisticvalue．BasedOntheheat．elastic-plastictheory,thisthesiscarriedont

6、hethreedimensionalnumericalanalysisto也e5A06aluminumahoystructurewithdiscontinuousfilletbyusedof也efiniteelementanalysissoftwareANSYS．Westudiedinthedynamicweldingstressevolutionandthedistributionroleofaluminumalloystructurewithdiscontinuousweldingprocessthoroughly．T

7、hismainworkandtheachievementofthisthesishavefollowingseveralaspects．First，thisthesisanalyzedthecharacteristicofaluminuma110ycylinderstructurereinforcedbyrib，tookapartstructurereplaceallentirety,consideredthematerialthermo-physicalperformanceandthemechanicalpropert

8、yreliedontothetemperaturechange．andbuiltafiniteelementmodel．Theresultsdemonstratedthat也ismodelcanfullyreflectthecharacteristictheresearchobject。simulate