吊车梁焊接工艺优化及其焊接变形的数值模拟研究

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1、南昌航空大学硕士学位论文摘要摘要焊接作为钢结构中的重要工艺是一个牵涉到电弧物理传热冶金和力学的复杂过程直接关系到工程质量的好坏结构的安全由于高度集中的瞬时热输入在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形焊接残余应力会严重影响结构的使用性能因此对焊接残余应力进行计算和分析具有很重要的现实意义本文运用有限元分析软件ANSYS对吊车梁T型接头焊接温度场和焊接残余应力场进行了三维动态模拟的研究通过对各种焊接现象的计算机模拟可以确定焊接各种结构和材料的最佳设计最佳工艺方法和焊接参数本文以吊车梁的焊接过程为研究对象针对吊车梁T型接头多道焊的特殊情况建立双热

2、源模型即高斯分布的热源函数作为表面热源与双椭球型体热源作为焊件熔池部分的内热源相结合的方式两热源能量分配比为3:2此热源模型计算结果基本符合实际情况通过数值模拟方法能够较准确地模拟焊接温度场和残余应力场实现了双热源模型的加载和生死单元对焊缝金属的填充熔化和凝固的有效模拟分析了T型接头的焊接变形给出了焊缝横向和纵向热应力分布曲线以及焊缝部位残余应力的分布趋势获得了比较接近于实际的分析效果对吊车梁焊接工艺的研究具有指导意义根据焊接温度场和应力场的数值模拟在其焊接工艺参数下做了吊车梁T型接头模型的焊接试验结果表明T型接头数值模拟所选用的焊接电流电弧电压焊

3、接速度等符合实际焊接要求并在此基础上本课题采用合理的焊接工艺如单面开坡口不对称船型焊接及合理的焊接顺序略去背面碳弧气刨清根与传统吊车梁焊接工艺相比节约了焊接工时提高了焊接效率达到了焊接质量由此提出吊车梁上翼缘与腹板的埋弧焊新工艺关键词焊接数值模拟温度场应力场工艺优化I南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractAsanimportanttechnologyofsteelstructure,weldingisacomplicatedprocesswhichinvolvesinelectromagnetism,heattransferrin

4、g,metalmeltingandfreezingandmechanics,whichrelatedtothequalityofprojectsandthestabilityofstructure.Becauseofhighcentralizedinstantaneousheatinput,agreatdealofresidualstressanddeformationshouldbebroughtintheprocessofthewelding,whichcanheavilyinfluencethecapabilityofweldingstruc

5、ture.Thereforeitisessentialtocalculateandanalyzetheresidualstressinweldingstructure.Thispaperresearcheshowtorealizethe3-DdynamicsimulationofTattachmenttemperatureandresidualstressfieldwithANSYS.Ifweldingprocesscanbesimulatedwithcomputer,thebestdesign,proceduremethodandoptimumw

6、eldingparametercanbeobtained.Thisarticletakeweldingprocedureofthecranegirderasaobject,thepaperbringsforwardadoubleheatsourcesmodelwiththeANSYS.ThedoubleheatsourcesincludeaheatresourceofGaussiansurfacefluxdistributionandaheatsourceofdoubleellipsoidaldistribution,andtheratioofth

7、epowersis3:2.Theresultwhichisbasedonthisheatsourcemodelisconsistentwiththeactualsituation.Itisavailabletosimulatetheweldingtemperaturefieldandstressfieldaccuratelythroughthenumericalsimulationmethod,furthermoretheTattachmentweldingdeformationisanalyzedthoroughlyandeventuallyre

8、sultsineffectivesimulationofthedoubleheatsourcemodelloadandth