对于热源模型参数对管道焊接的影响研究

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1、热源模型参数对管道焊接的影响研究贾小磊，徐杰，刘兆衡，黄少杰，孙智，樊宇(中国矿业大学材料科学与工程学院，江苏徐州221ll6)摘要：基于热弹塑性有限元法，采用轴对称模型对管道焊接工艺进行模拟分析，探讨了热源模型参数分别在固定温度峰值和线能量条件下对焊接残余应力的影响，并对固定温度峰值条件下的焊缝熔融区和热影响区尺寸与热源模型参数的关系进行了分析。结果表明：保持一定温度峰值条件下，设定不同热源模型参数，残余应力值变化显著；采用固定线能量的方法进行焊接模拟时，焊接残余应力对热源模型参数的改变不敏感；在材料属性、模

2、型一定的条件下，热影响区尺寸的改变量与热源模型参数设定值存在一定的关系，但是两者并不相等。关键词：热源模型参数；数值模拟技术；焊接残余应力中图分类号：TH131．2；TG404文献标识码：A文章编号：1001-4837(2013)08-0027一O6doi：10．3969／j．issn．1001—4837．2013．08．005InvestigationontheEfectofWeldingHeatSourceShapeParametersonthePipeWeldingSimulationProcessJIA

3、Xiao—lei，XUJie，LIUZhao—heng，HUANGShao-jie，SUNZhi，FANYu(SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ChinaUniversityofMiningandTechnology，Xuzhou221116，China)Abstract：Effectofweldingheatsourceshapeparametersonresidualstressin2一Daxi—symmetricmod—elwasinvestigatedunde

4、rtheconditionofconstantpeaktemperatureandheatinputraterespectively．Intheconditionofconstantpeaktemperature，therelationshipbetweenboththemeltingzoneandHAZ(HeatMfeetedZone)andtheparameterswasstudied．Theresultsshowthattheheatsourceshapeparam-etershavesignifican

5、tinfluenceonresidualstress．Theconditionofconstantheatinputratecanmakere-sidualstressresultsmorestablethantheotherone．Withthesamemodelandmaterial，thereisacertainrelationshipbetweentemperaturedistributionandparametersofheatsource．However，theweldpoolsizedoesnte

6、qualtoheatsourceshapeparameters．Keywords：heatsourceshapeparameters；numericalsimulationtechnology；weldingresidualstress言焊接数值模拟是高度非线性的热固耦合分析接温度场和残余应力分布以及焊接变形等结果n1引。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助(2011QNA07)；中国矿业大学研究生实践与科研创新资助项目(GSF121106)CPVT热源模型参数对管道焊接的影响研究Vo130．No820

7、13此外，GERY等从焊接速度、焊接热输入和热源文中以薄壁管单道焊焊接为例，采用MSC．分布的角度对焊接温度场进行了研究，发现焊接MARC研究热源模型参数设定对焊接残余应力的温度分布对热源模型参数非常敏感。可见，设置影响，得到了沿管子轴向和径向分布的残余应力合理的热源模型参数，可大大提高数值模拟分析的变化规律；以特征温度区域尺寸(焊接熔融区结果的准确性和可靠性J。但是，对热源模型参和热影响区)为参考量，研究热源模型参数对特数进行实际焊接验证是极难实现的，一般采用间征温度场分布的影响，获得了特征区域与热源模接的方

8、式进行验证-7]。GOLDAK等曾指出型宽度和深度的定性关系。为深入研究合理设定焊接热源模型参数的确定可依据实际焊缝形状进热源模型参数奠定一定的基础。行设定。虽然此方法随后被国内外研究者广泛使用，但是，由于该法并未提供具体的指导方法，实1试验方案的设定际进行模拟分析时焊接参数的设定往往因人而异。为获得更为合理和普遍适用的设定方法，热选用三维管道模型进行焊接模拟，焊接坡口源模型参数本身对