基于sysweld的预热温度对焊接热输入影响的有限元模拟

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1、DOI:10.14158/j.cnki.1001-3814.2014.15.034HotWorkingTechnology2014,Vol.43,No.15基于SYSWELD的预热温度对焊接热输入影响的有限元模拟1,2222陈智，焦向东，罗雨，韩素新(1.中国石油大学（北京）机械与储运工程学院，北京102249；2.北京石油化工学院能源工程先进连接技术北京市工程研究中心，北京102600)摘要：采用数值模拟方法在有限元软件SYSWELD中建立了焊接三维有限元模型，利用非线性材料热物性参数和双椭球移动热源作为热传递方程的边界条件，

2、得到了在不同预热温度条件下能熔透母材的最低焊接线能量。采用材料为APIX65钢进行实验验证，表明模拟结果和实验结果基本吻合，为预热条件下采用合适的焊接工艺提供了科学的指导依据。关键词：数值模拟；预热温度；焊接线能量；边界条件中图分类号：TG402文献标识码：A文章编号：1001-3814(2014)15-0164-03FiniteElementAnalysisonInfluenceofWeldingHeatInputUnderDifferentPreheat-temperaturesBasedonSYSWELDSoftware1

3、,2222CHENZhi,JIAOXiangdong,LUOYu,HANSuxin(1.ChinaUniversityofPetroleum,BeijingCampusCollegeofMechanicalandTransportationEngineering,Beijing102249,China;2.ResearchCenterofEnergyEngineeringAdvancedJoiningTechnology,BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology,Beijing10260

4、0,China)Abstract：A3-DfiniteelementmodelfortheweldingwasestablishedinSYSWELDsoftwarebynumericalsimulation.Nonlinearmaterialthermalparametersandtranslatedoubleellipsoidheatsourcewereusedasboundaryconditionsintheheattransferequation.Theminimalweldinglineenergywhichcanpe

5、netratethebasematerialunderdifferentpreheat-temperaturescanbeobtained.UsingAPIX65steelmaterialforexperimentalverification,itdemonstratesthatthesimulationresultisinagreewiththeexperimentalone.Sothismethodcanbeascientificguidancetoprovideasuitableweldingprocessforthewe

6、ldingunderpreheat-temperature.Keywords：numericalsimulation;pre-heatingtemperature;weldinglineenergy;boundaryconditionsAPIX65钢因其高强度、高韧性、可焊性好、经本文以热传导公式为依据，建立了温度与热输济性好的特点在陆地和海洋管线的铺设和运输中得入能量的基本关系；以焊接仿真软件SYSWELD为到了广泛应用。X65管线钢作为石油管道的主体材手段，并提供了材料的各种属性和移动热源作为边料要求使用寿命高，在焊接时尽量

7、避免裂纹的出现。界条件，模拟了多道焊的打底焊工艺，得到不同预热在实际生产中采用焊前预热能有效地防止裂纹的产温度下能熔透钢板的最低焊接线能量，为X65钢在[1-2]生。预热工况下焊接时提供了合适的焊接热输入。考虑在运输过程中实现减阻作用，要求在焊接1有限元模型时尽量控制焊接接头的变形；在焊接约束条件不变的情况下，减少热输入成为控制变形的有效方法。1.1X65钢碳当量Ceq计算本文所用的X65材料成分如表1所示。收稿日期:2013-11-03表1X65钢的化学成分(质量分数，%)基金项目:国家自然基金项目(51109005);国家青

8、年科学基金项目Tab.1ChemicalcompositionofX65steel(wt%)(51305037);北京市自然科学基金项目、北京市教育委员CSiMnCrAlNPS会科技计划重点项目(KZ201210017017);北京市教委项目0.180.231.