关于大型结构焊接变形数值模拟的研究进展

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1、学兔兔www.xuetutu.com现代焊接MotlPrnWelding大型结构焊接变形数值模拟的研究进展内蒙古工业大学材料科学与工程学院李鹏董俊慧刘春兰摘要：大型焊接结构件的生产过程中不可避免的存在着焊接变形，而焊接变形对于焊接质量的好坏至关重要。用数值模拟的方法研究焊接变形已成为一种高效、经济的方法。本文重点介绍了近年来数值模拟技术在大型焊接结构件焊接变形研究中的现状。关键词：数值模拟：焊接变形；有限元；大型结构刖看产效率、节约人力、物力方面有着重的预测。但最近几年，随着计算机技焊接是通过熔化金属来进行连接要意义。术以及有限元

2、分析方法的不断发展，的工艺过程，它必然会产生热应力、热弹塑性有限元分析法在大型复杂结1焊接变形的数值研究方法构焊接变形问题上的应用也逐渐增多。残余应力以及变形。焊接变形会直接焊接应力和变形的数值模拟研究1_2固有应变法影响结构件的尺寸精度，过大的焊接开始于上世纪60年代。目前，研究焊在焊接问题中，所谓的同有应变变形还会导致结构件尺寸超差，使装接变形常用的数值模拟方法主要以热可以看成是残余应力的产生源。焊接配达不到工艺要求，降低整个结构的承载能力。而且在工作载荷的作用下弹塑性有限元法和固有应变法为主。过程中，固有应变是塑性应变、温度

3、1．1热弹塑性有限元分析应变和相变应变三者之和。焊接构件引起的附加弯矩和应力集中现象是焊热弹塑性有限元分析法是应用最经过一次焊接热循环后，温度应变为接结构早期失效的主要原因，也是造广泛的计算方法之一。热弹塑性有限零，同有应变就是塑性应变与相变应成焊接结构疲劳强度降低的原因之一⋯元理论是日本的上田幸雄等人以有限变残余量之和。。因此，对于焊接变形的预测、控制元方法为基础，提出了考虑材料力学固有应变法避开了整个焊接过程在实际生产中显得尤为重要。性能与温度有关的热弹塑性分析理论，的分析，从而大大减少了计算T作量，随着计算机技术的不断发展，

4、以导H{了分析所需要的各个表达式，从是一种相对比较经济地预测大型复杂及数值分析方法的日趋成熟完善，数而使复杂的动态焊接应力应变过程的焊接结构变形的方法，在实际的丁程值模拟已逐渐成为研究焊接变形的有分析成为可能‘。中有一定的实用意义。力手段。近年来，随着我国经济建设热弹塑性有限元分析方法可以跟的大力发展，对于大型焊接结构的需2数值模拟在大型结构焊接变踪整个焊接过程，可以同时考虑许多求也日益增大，因此对大型结构焊接重要因素对焊接质量的影响。热弹塑形中的研究进展变形的深入研究就尤为重要。而通过性有限元分析法从原理上可以解决大一直以来，『

5、}1于受到计算机硬件数值模拟技术来研究大型焊接结构的型复杂结构的焊接变形问题，但是需水平和有限元技术以及大型有限元软焊接过程，在改善焊接质量、提高生要大容量计算机和很长的计算时间。件水平的限制，数值模拟大多只川于作者简介：李鹏(1979一)，男，内蒙l占呼和浩特人2003因此长期以来，热弹塑性有限元分析简单的薄板、钢管等结构件焊接应力年7月大学毕、l于内蒙古工业大学材料科学与1：程学院，D03年8月～2008年3H在秦皇岛首钢长自机械厂E作。2008年9H法仅用于一般焊接接头的力学行为分与变形的研究中。但近几年，随着计至今．在内蒙

6、古I一业大学材料科学与T程学院i卖硬十研究生研究疗』l】为焊接变形的数值模拟析，很少用于大型复杂结构焊接变形算条件以及焊接热源模型的小断发展、J一18现代焊接2011年第2期总第98期学兔兔www.xuetutu.com改善，数值模拟在大型、复杂结构焊中热输入是影响焊接变形最主要的因行了数值模拟，成功预测了结构的焊接变形中的研究也有了一定的发展。素。同时在焊接前施加一定量的预变接变形。文献123]对大型组合工字型钢焊接热源模型是实现焊接过程数值模形也可以减小最终的焊接变形。梁的焊接顺序进行数值模拟，对不同拟的基本条件，正是由于适合

7、于各种汪建华对大型船体结构对接环焊接方案下的焊接变形进行定量分析，焊接方式的热源模型的不断建立、发焊缝的变形采用固有应变法进行有限从而优化实际工程中的焊接顺序。在展和应用，才使得大型结构焊接变形元分析，其算结果与试验鼬卧目近。进行数值模拟时，利用生死单元技术，的数值模拟能更易于实现～。除此之首先采用实验和热弹塑性有限元分析对每条焊缝各小时间段内的单元逐步外，新的计算方法的出现，以及动态结合的方法得到焊缝的固有应变，然加热，以此实现热源的移动。同时在自适应网格划分技术的应用，在一定后再利用得到的固有应变数据进行弹远离焊缝处采用较大尺

8、寸的网格，以程度上也都提高了计算的效率，降低性有限元分析，最后便可以得到整个减少运算时间。了计算的成本。结构的焊接变形。采用该方法，还对文献t24~X为带有加强筋的大型板不同的焊接热输人、承载和支撑条件结构焊接变形的有限元分析实质上是蔡志鹏嘲在移动