对较高含碳量冷弯方钢管焊接应力-应变场的数值模拟.pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.com第27卷第2期建筑科学与工程学报VolI27NO．22010年6月Journal0fArchitectureandCivi1EngineeringJune2010文章编号：1673—2049(20i0)02一Ol14—07较高含碳量冷弯方钢管焊接应力一应变场的数值模拟侯刚，童乐为(同济大学建筑工程系，上海200092)摘要：为了更好地预测含碳量较高的冷弯方钢管的焊接应力一应变场，应用有限元软件ABAQUS及移动双椭球型焊接热源模型，对焊接过程进行了数值模拟。在数值模拟过程中，采用了考虑与不考虑材料微观组织影响的2种方法

2、，其中微观组织的作用通过引入冷却过程中材料马氏体化引起的体积膨胀来施加。分析结果表明：考虑材料微观组织影响可以更好地预测含碳量较高的冷弯方钢管的应力一应变场，纵向残余应力在焊缝处显著降低，横向残余应力在，J盏近焊缝处也有所降低，但在焊缝处显著升高。关键词：冷弯方钢管；焊接；微观组织；残余应力；数值模拟；含碳量中图分类号：TU392文献标志码：ANumericalSimulationofWeldingStress-strainFieldforCold-formedSquareSteelTubewithHigherCarbonContentHOUGang，T

3、ONGLe—wei(DepartmentofBuildingEngineering，TongjiUniversity，Shanghai200092，China)Abstract：Inordertoexactlypredictweldingstress—strainfieldforcold—formedsquaresteeltubewithhighercarboncontent，weldingprocesseswerenumericallysimulatedbyusingfiniteelementsoftwareABAQUSanddoubleellipso

4、idalheatsourcemode1．Twomethods，namelyconsideringtheeffectofmicrostructurefieldornot，wereappliedduringnumericalsimulation．Theactionofmicrostrueturefieldwasexertedbyintroducingthevolumeexpansionofmaterialcausedbymartensiticchangeincoolingprocess．Analysisresultsshowthatthemethodsofc

5、onsideringthemicrostructurefieldeffectcanbetterpredicttheweldingstress—strainfieldforcold-formedsquaresteeltubewithhighercarboncontent．Thelongitudinalresidualstressesbecomemuchsmalleratthepositionofweld，andthetransversalresidualstressesalsobecomesmallerneartheweld，butmuchlargerat

6、theweld．Keywords：cold—formedsquaresteeltube；welding；microstructure；residualstress；numericalsimulation；carboncontent方钢管主要采用直接成方的加工工艺，即先将板料0引日冷加工成方形，再将两纵向边缘焊接，形成闭口的方冷弯方钢管已广泛应用于土木、建筑工程中，并钢管。这样焊接后的方钢管必将存在焊接残余应且在规格方面有朝着大尺度发展的趋势。目前冷弯力⋯，它将显著影响方钢管应用于受压构件时的稳收稿日期：2010—02—09作者简介：侯刚(1981一)，男

7、，辽宁沈阳人，工学博士研究生，E—mail：monkey127O188@163．corn。学兔兔www.xuetutu.com第2期侯刚，等：较高含碳量冷弯方钢管焊接应力一应变场的数值模拟115定承载力，因此，了解冷弯方钢管的焊接残余应力分由温度变化直接使材料体积发生膨胀与收缩和由微布是这种型材工程设计的基础性工作。观组织变化间接使材料体积发生改变是焊接应力一焊接件的焊接应力～应变场以往主要通过试验应变场产生的原因。的手段来掌握，如常用的钻孔法与X射线衍射法1．1温度场等，但试验花费较多。近年来，随着有限元技术的发影响焊接温度场的因素较多，如焊接电源的形

8、展，应用计算机模拟高能焊接过程以及残余应力分式、焊接热输人量的大小、焊接速度、边