Monel-400合金圓筒環(huán)焊溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是一門重要的制造技術(shù)，焊件殘余應(yīng)力直接影響著整個(gè)焊件的組織和性能。焊接溫度場(chǎng)又是焊件殘余應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因，研究焊件溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)就顯得十分重要。如果直接進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定的話，大部分情況需要很大的精力、物力和財(cái)力，所以通過數(shù)值模擬計(jì)算可以很好地解決這一問題。
　　本文利用ANSYS11.0有限元分析軟件對(duì)Monel-400合金圓筒環(huán)焊縫焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行三維的數(shù)值模擬計(jì)算。首先建立Monel-400合金圓筒有限元模型，然后對(duì)其

2、進(jìn)行網(wǎng)格劃分。為保證計(jì)算結(jié)果的精確性，采取焊縫及其附近區(qū)域網(wǎng)格尺寸較小、遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域逐漸增大的方法對(duì)模型劃分網(wǎng)格。以焊接溫度作為焊接熱源模型，運(yùn)用生死單元技術(shù)來模擬焊接熱生成和焊縫金屬的填充過程，得到焊接溫度場(chǎng)結(jié)果。然后，運(yùn)用熱-應(yīng)力間接耦合法，將熱分析得到的結(jié)果溫度，作為計(jì)算應(yīng)力場(chǎng)的溫度載荷，進(jìn)行焊接應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬計(jì)算，最后得到焊接應(yīng)力場(chǎng)的分布情況。并對(duì)板的對(duì)接焊進(jìn)行焊接試驗(yàn)和模擬計(jì)算，通過對(duì)比試驗(yàn)和模擬結(jié)果得出：所建立的計(jì)算模型是

3、準(zhǔn)確的。
　　通過對(duì)圓筒環(huán)焊溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果的分析得出溫度場(chǎng)的分布規(guī)律，并在圓筒的兩個(gè)不同截面上選取節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行對(duì)節(jié)點(diǎn)熱循環(huán)曲線的繪制。通過對(duì)不同節(jié)點(diǎn)熱循環(huán)曲線的分析得出圓筒不同位置溫度場(chǎng)的變化規(guī)律：距離焊接熱源近的節(jié)點(diǎn)升溫速率快，降溫速率也較快，遠(yuǎn)離焊接熱源的節(jié)點(diǎn)溫度上升較慢，溫度下降也較慢。利用溫度場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算，得到距離焊縫不同時(shí)間、不同位置的瞬時(shí)等效應(yīng)力變化情況。然后選取兩個(gè)不同位置的截面，在兩個(gè)截面上分別建立四