毕业设计（论文）-厚板多道焊的焊接热源校核

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1、目录第一章绪论11.1选题的背景11.2数值模拟21.2.1数值模拟的来源21.2.2数值模拟的在当代科技发展中的地位21．3数学模型31.4有限元31.5数值模拟技术在焊接中的应用41.5.1焊接数值模拟概念51.5.2焊接数值模拟中的数值分析方法61.5.3焊接数值模拟的内容61.5.4焊接数值模拟的意义71.6焊接数值模拟的前景与展望71.7本课题研究的主要内容和意义8第二章有限元计算原理92.1焊接过程有限元分析理论92.1.1有限元方法简介92.2焊接过程有限元分析的特点112.3焊接有限元模型的简化112.3.1有限元基本

2、方程122.3.2非线性瞬态热传导的问题132.3.2.1空间离散域132.3.2.2时间域的离散14第三章厚板多焊道有限元模型的建立163.1ABAQUS软件163.1.1应用ABAQUS有限元软件进行焊接模拟163.2建模173.2.1几何模型的确定173.2.2创建部件183.2.3定义材料属性183.2.4定义装配件203.3定义分析步和输出213.4定义载荷213.5划分网格22第四章热源模型校核结果与讨论234.1焊接热源模型的概念234.2焊接热源性质与建模准则234.3体热源模型244.4焊接热源校核25结论29谢辞3

3、0参考文献31大连交通大学2011届本科生毕业设计（论文）第一章绪论1.1选题的背景焊接是通过加热和加压，或两者并用，并且用或不用填充材料，使工件达到结合的一种工艺方法。由于焊接方法经济、灵活，能简化结构的构造细节，节约材料，提高生产效率，改善工人劳动条件。因此，目前，船舶、机车、车辆、桥梁、锅炉等工业产品，以及能源工程、海洋工程、航空航天工程、石油化工工程、大型厂房、高层建筑等重要结构，无一不采用焊接结构。焊接结构有自己的特点，只有正确地认识它的特点，才能设计制造出性能良好、经济指标高的焊接结构。历史上许多焊接结构失效的事例追其根源

4、，多数与未考虑焊接结构的特点有关。焊接作为现代制造业必不可少的工艺，在材料加工领域一直占有重要地位。但焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。焊接过程产生的焊接应力和变形，不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。这些缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。由于高度集中的瞬时热输入，在焊接过程中将产生很大的动态应力，焊后将产生相当大的焊接残余应力和变形(焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲)。焊接过程中产生的动态应力和焊

5、后残余应力将影响构件的变形和焊接缺陷，而且在一定程度上还影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。因此，在设计和施工时必须充分考虑焊接应力和变形的特点。焊接应力和变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。因此对焊接温度场和应力场的定量分析、预测、模拟具有重要意义。传统的焊接温度场和应力预测依赖于试验和统计基础上的经验曲线或经验公式。但仅从实验角度研究焊接热应力、焊后残余应力和变形问题难度很大，无前瞻性，不能全面预测和分析焊接对整个结构的力学特性影响，客观评价焊接质量。

6、随着差分法、有限元法的不断完善，焊接热应力和残余应力模拟分析技术相应的发展起来。在研究焊接生产技术时，往往采用试验手段作为基本方法，但大量的试验增加了生产成本，耗费人力物力，尤其是军工、航天、潜艇、核反应堆等大型重要焊接结构制造过程中，任何尝试和失败都将造成重大经济损失，而数值模拟将发挥其独特的能力和优势。随着有限元技术和计算机技术的飞速发展，为数值模拟技术提供了有力的工具，很多焊接过程可以采用计算机数值模拟。31大连交通大学2011届本科生毕业设计（论文）1.2数值模拟1.2.1数值模拟的来源随着计算机、信息、网络等技术的飞跃发展，

7、给人类的生活环境、文化氛围带来了深刻的变化。计算机对科学技术的影响是极其深远的，其中一个重要原因就是计算机已经并将继续大大地扩展问题的可解范围。在一些设计方面，数值模拟起着重要的作用，它代替部分物理实验的作用。如今数值模拟技术已经渗透到焊接的各个领域，在航空航天、军工、能源、动力等领域，关键部件焊接过程仿真技术的实现，对于优化工艺过程，提高产品质量和消除安全隐患起着日益重要，甚至不可替代的作用。焊接数值模拟的理论意义在于,通过对复杂或不可观察的现象进行定量分析和对极端情况下尚不知的规则的推测和预测,实现对复杂焊接现象的模拟,以助于认清

8、焊接现象本质,弄清焊接过程规律。焊接数值模拟的现实意义在于,根据对焊接现象和过程的数值模拟,可以优化结构设计和工艺设计,从而减少试验工作量,提高焊接接头的质量。焊接数值模拟包括以几个下方面:(1)焊接热过程的数值模拟;(