鋼結(jié)構(gòu)自熔焊焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬研究.pdf

1、焊接廣泛應(yīng)用在建筑，機(jī)械，航天航海以及能源工程中，而其產(chǎn)生的殘余應(yīng)力是導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)失效的重要原因。目前，使用有限元軟件對(duì)焊接過程中可能出現(xiàn)的殘余應(yīng)力進(jìn)行模擬是用來保證焊接質(zhì)量的一個(gè)重要方法。
　　 至今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已對(duì)焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行了大量的研究，但研究模擬過程中的參數(shù)選取尚不多見。為此本文基于ANSYS有限元分析軟件，運(yùn)用數(shù)值分析方法討論了鋼結(jié)構(gòu)自熔焊焊接殘余應(yīng)力的模擬，文中著重討論了有關(guān)材料物理參數(shù)的選取對(duì)模擬結(jié)果的影響。<

2、br>　　 本文首先對(duì)焊接過程中的溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)的基本理論和數(shù)值分析方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的闡述，其次對(duì)二維雙面和單面對(duì)接自熔焊進(jìn)行殘余應(yīng)力模擬。計(jì)算時(shí)采用ANSYS中的熱一結(jié)構(gòu)耦合功能，由于考慮到熱與結(jié)構(gòu)的耦合是雙向的，為了提高精度，采用了直接耦合方法。在熱源的選取中采用了生死單元法加載，通過ANSYS參數(shù)設(shè)計(jì)語言(APDL)的循環(huán)命令來實(shí)現(xiàn)熱源移動(dòng)。其中一并討論了模擬過程中相變問題的處理方法。通過對(duì)焓值、密度、比熱容這三個(gè)物理參數(shù)選取

3、辦法的研究，討論了不同物理參數(shù)的變化對(duì)焊接殘余應(yīng)力模擬結(jié)果的影響。
　　 數(shù)值分析結(jié)果表明：(1)不同物理參數(shù)隨溫度的變化對(duì)于焊接模擬結(jié)果的影響是不一樣的。材料密度和比熱容對(duì)模擬結(jié)果影響很大，而焓值的影響較小。因此，在模擬計(jì)算的過程中，可以對(duì)焓值做適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化處理。(2)同一物理參數(shù)的變化對(duì)不同焊接方式所產(chǎn)生的影響是不同的。相對(duì)而言，對(duì)單面對(duì)接焊的影響要小些。(3)在研究比熱容選取方法時(shí)，通過對(duì)SS316L不銹鋼和20號(hào)鋼兩種材料