基于ansys焊接过程数值模拟及其应用

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1、基于ANSYS的焊接过程数值模拟及其应用摘要焊接结构具有优良的力学性能，在工业中得到了极为广泛的应用。由f焊接是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，焊接构件难免存在各种缺陷影响结构的质量，其中焊接残余应力是影响焊接结构强度的一个重要因素。本论文的目的就是利用数值模拟的方法来计算和分析焊接结构的温度分布及其引起的结构残余应力分布情况，并初步探讨焊接残余应力对结构抗爆性能的影响。论文的数值模拟工作是在商用有限元软件ANSYS的基础上进行的。焊接温度场与应力应变场是双向耦合的，由于应力应变场对温度

2、场的影响非常小，加上计算条件的限制，所以本文只考虑温度场对应力应变场的影响这一单向耦合。在模拟计算时，采用ANSYS软件的热一结构耦合功能，利用间接法，先计算焊接温度场，以温度场的计算结果作为结构分析的载荷，再进行焊接应力和变形的计算。论文对焊接过程产生的温度场、应力场、变形以及焊后的残余应力和变形进行了三维实时动态模拟的研究，提出了基于ANSYS软件的焊接温度场、应力、应变场的模拟分析方法，并针对平板堆焊问题编制了命令流程序，进行了实例计算，计算结果与传统的分析结果和理论值相吻合。焊接残余应力的存在，

3、会直接影响到抗爆结构的承载能力。论文以方形截面的长简形容器为例，对角焊和对焊两种焊接方式的结构分别进行了残余应力的数值模拟计算，并通过实际水压实验分析，定性验证了本文提出的焊接虚拟分析方法的正确性，指出有利于提高设备抗爆能力的焊接方式，与欧盟推荐的抗爆结构焊接形式一致。关键词：焊接数值模拟，有限元方法，温度场，残余应力，抗爆设备．II．WeldingNumericalSimulationwithANSYSandItsApplicationAbstractTheweldingstructurehasfin

4、emechanicsperformanceandisappliedextensivelyinindustry．Weldingisacomplicatedphysicochemicalprocesswhichinvolvesinelectromagnetism，heattransferring，metalmeltingandfreezing，phase-change，SOtheweldingcomponentunavoidablyhasmanykindsofdefectsthatinfluencetheq

5、ualityofthestructure．Oneofthemisresidualstress，whichisanimportantfactorinfluencingthestrengthofweldingstructure．ThepurposeofthisthesisistomakeUSeofthenumericalsimulationmethodtocalculateandanalyzethetemperaturefieldandresidualstressfieldcausedbytemperatu

6、refield．Furthermoresomeresearchesofweldingresidualstressimpactonthepropertiesofexplosionresistanceofequipmentwereinitiated．ThenumericalsimulationworkofthethesisiSonthebasisofcommercialfiniteelementsoftwareANSYS．Weldingtemperaturefieldandstress，strainfiel

7、darebi—directionalcouple，however,thepaperonlyconsidersthesinglecouplewhichtemperaturefieldeffectsonstressandstrainfieldasstressandstrainfieldhavelittleinfluenceontemperaturefield．BymeausofANSYS’thermal—structurecouplefunctionweldingtemperaturefieldwascal

8、culatedfirstlyandtheresultsweresavedinfiletypeof+．RTH，andthentranslatethethermalelementtypetostructureone，meanwhilethetemperatureresultsrecoveredfromtheformerfilewasadded011thestructuremodalasloadtosimulatethestressandstra