工字梁焊接温度场的数值分析.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENG}NEER工字梁焊接温度场的数值分析付强u，党丽丽1。吴海涛1(1．哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046i2．哈尔滨T,II,大学材料科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：文中运用有限元分析方法，采用双椭球体热源模型，通过几何建模、初始、接触与边界条件的定义等，对工寰粱角爆结构进行三维有限元模拟，求解得到焊接温度场。结果表明：工字梁焊接温度场具有准稳态的特征，近焊道节点表现出礴嚣升温和降温且总体温度升高的规律，而远焊道节点仅表现为温度缓慢升高的趋势。随着逐渐

2、远离焊道，各节点溢瘦呈总体下降的趋势。关键词：工字梁焊接；数值模拟；温度场；角焊接中图分类号：U441．5；U44836文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)05-0242-02AnalysisandSimulationofWeldingTemperatureFieldwiththeI-beamFUQiang匕DANGLilil，WUHaita01(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：TheI—beamwelding

3、ofdouble—ellipsoidalheatsourcemodelissimulated．Theinitialconditionsboundaryconditionscontactconditionsandgeometricpropertiesaredefined．Theweldingtemperaturefieldisdescribed．TheresultsindicatethatthesimulatedweldingtemperaturefieldofI-beamhasfeatureofquasi—

4、stablestate．Thenodenearweldingbeadshowstherulesthatthetemperaturerisesanddropstwotimes，andthetotaltemperaturerises．Thenodefarfromweldingbeadshowstherulesthatthetemperaturerisesslowly．Thetemperatureofnodedecreaseswhentheweldingbeaddistanceincreases．Keywords

5、：I-beamwelding；numericalsimulation；temperaturefield；anglewelding0引言2热源模型焊接温度场的分布问题一直是国内外焊接研究者们关注的热点问题，近年来有限元数值分析方法广泛地应用于焊接的诸多领域。焊接的热传导、焊接结构的应力及应变场分布、焊接的断裂、焊接结构的缺陷分析等焊接相关领域⋯1。在生活中，工字梁广泛应用于工程建筑领域，其焊接的质量直接关系到人们的生命安全Is圳。在焊接过程中，焊接温度场的分布是影响焊接结构安全性的重要因素m。因此，利用有限元

6、的分析方法来确定工字梁焊接过程中的温度场分布具有重要的理论和实际意义。目前，国内外对平板对接和管道环焊缝对接的数值模拟较多【8_101，但至今未发现对工字梁焊接温度场的相关研究。本文对工字梁焊接温度场随时间的变化过程进行了有限元分析，获得对实际生产具有重要指导意义的数据与工艺参数。1几何模型几何模型的形状由焊件的形状、尺寸大小决定，接头试件的尺寸：翼板为160mmx150mmxlomm，腹板为160mmxl30mmxlOmm，不开坡口，几何模型如图1所示。依琚文献[9]本文米用软件目雨的焊璜热{15{俣型即

7、Goldark双椭球体的热源模型，模型图如图2所示。其中前半部分椭球热源表达式为出删，：掣黑唧(-3[等+吾+半]j；atbc,ITV1r。。”I”。“而后半部分椭球热源表达式为出膨∽=堕a唧{-3[冬+吾+半”，bcnX／Yla2bc'trql"a2“。Jo式中，。—铋分别为热流密度的分布函数，其中正幔=2；Q为输入热源功率；”为焊速；口，、口，、b、c则为定义椭圆形状的参数。3模拟结果与分析3．』焊接温度场的分布本文在焊接模拟过程中定义了四道焊缝焊，焊接顺序如图3所示。图4为焊242l2016年第5期网

8、址：⋯jxgcs．com电邮：hrbengineer@163．com黼骥骥黼嘲蘸蕊鞠豳嘲黼MEcH机AN械ICA工L程ENG师IN￡￡R埔嬲器；j3黔黜器

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