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1、金属铸锻焊技术Casting·Forging·Welding2011年8月基于ANSYS模拟不同参数对20钢焊接温度场的影响许海玲，刘小平，姜智超，周丽媛(南昌大学机电工程学院，江西南昌330031)摘要：选20钢为研究对象，利用ANSYS软件，建立几何模型和有限元模型，对不同焊接参数下的温度场进行了模拟。在其他条件一定的情况下，分析了电流、电压、板长及板厚分别对温度场的影响。结果表明：电流和电压对焊接温度场的影响最大，板材厚度其次，板材长度最小。关键词：ANSYS；焊接；模拟分析；温度场中图分类号：TG402文献标识码：A文章编号：1001-3814(2011)15-01
2、20-03SimulationonEffectsofParametersonWeldingTemperatureFieldsof20SteelBasedonANSYSXUHailing,LIUXiaoping,JIANGZhichao,ZHOULiyuan(MechanicalandElectricalEngineering,NanchangUniversity,Nanchang330031,China)Abstract：Using20steelasresearchobject,andtheweldingtemperaturefieldunderdifferentparam
3、eterswassimulatedbyANSYSthroughestablishingthegeometrymodelandfiniteelementmodel.Incertainconditions,theeffectsofcurrent,voltage,lengthandthicknessoftheplateonthetemperaturefieldweresimulated.Theresultsshowthatthecurrentandvoltagearethestrongestfactors,thethicknessisstronger,andthelastonei
4、sthelengthoftheplate.Keywords：ANSYS;welding;simulationanalysis;temperaturefield近年来，焊接数值模拟的出现和应用，代替了很低，强度适中，塑性好，具有良好的焊接性能。故本文多物理实验，给我们带来了很大的经济效益。它可拟采用ANSYS软件对20钢的焊接温度场进行模以预测焊接接头组织性能，优化焊接设计和工艺参拟，分析讨论不同焊接参数对其温度场的影响。从而[1-2]数，从而可提高效率，节约成本。ANSYS是融结为实际焊接工艺的设定和优化提供理论指导，具有构、热、流体、电磁、声学为一体的大型通用有限元软重要
5、的意义。件，其中ANSYS在焊接模拟方面的主要优点是可1建立模型以进行热-应力耦合场分析，即先进行热分析，求得温度场，再将模型中的热单元转化为对应的结构单1.1几何模型元，并将热分析得到的节点温度作为体载荷施加到焊接材料采用20钢板，平板对接，开V形坡节点上，最后定义结构分析需要的选项，并进行结构口，坡口角度取60°。几何模型如图1。分析。APDL(ANSYSParametricDesignLanguage)是yANSYS的编程语言，由于APDL提供了强大的功焊缝0z能，可以充分的利用它进行参数化命令流的编写，这样会大大提高模拟的效率。x由于20钢属于常用的结构用钢，其含碳
6、量较图1几何模型Fig.1Geometricmodel收稿日期:2011-03-21基金项目:国家自然科学基金资助项目(60874020);江西省教育厅重1.2有限元模型点项目(GJJ09015)由于焊接过程物理现象复杂，焊接热源集中，温作者简介:许海玲(1986-),女,陕西白水,硕士,主要研究方向为焊接数度梯度变化大，在进行有限元网格划分时，应采用自值模拟分析与研究;电话:15270821292;E-mail:linger_6102@126.com由网格和映射网格相结合。平板对接，左右两边关于122HotWorkingTechnology2011,Vol.40,No.1
7、5上半月出版Casting·Forging·Welding金属铸锻焊技术2焊缝对称，采用物理模型的一半进行有限元分析，有3q3rq(r)=exp(-)22限元模型如图2所示。πR軍R軍式中：q为输入热量；R为电弧有效加热半径；r为所求点距离电弧加热中心的长度。q=ηIU，I为焊接电流，U[4]为电弧电压，焊条电弧焊η=0.65～0.85，取η=0.70。2模拟结果分析2.1电流电压对温度场的影响图2有限元模型Fig.2Finiteelementmodel板厚和板长不变(板材尺寸为120mm×60mm×图1表明，最左
