起重機金屬結(jié)構(gòu)焊縫殘余應(yīng)力數(shù)值模擬分析.pdf

1、焊接作為一種重要的制作技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中起著重要的作用，通過焊接人們可以獲得優(yōu)異的連接質(zhì)量和優(yōu)秀的使用性構(gòu)件，焊接結(jié)構(gòu)相對于鉚接和螺栓等其他聯(lián)接結(jié)構(gòu)，具有顯著的優(yōu)點。但是焊接結(jié)構(gòu)也有著明顯的不足，那就是存在較大的焊接應(yīng)力和之后出現(xiàn)的焊接變形。焊接結(jié)構(gòu)焊縫處的應(yīng)力集中，是疲勞、脆斷等破壞的起源，因此，非常有必要對焊后殘余應(yīng)力進(jìn)行研究，掌握焊縫及周圍應(yīng)力的分布規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供參考。
　　本文借助于ANSYS有限元軟件

2、的熱-結(jié)構(gòu)耦合功能，考慮焊接溫度場對應(yīng)力應(yīng)變場的單項耦合作用，針對起重機主梁箱型結(jié)構(gòu)腹板與翼板焊接處的角焊縫進(jìn)行實例分析，模擬計算其焊后溫度場和應(yīng)力場的分布規(guī)律。本文選用雙橢球型熱源模型，并適當(dāng)選取高溫時的材料物理性能參數(shù)，運用有限元軟件ANSYS的APDL語言編寫程序命令流，實現(xiàn)焊接熱源的移動加載，模擬焊接過程，最終得到了焊接溫度場以及焊接應(yīng)力場的動態(tài)變化的仿真圖，由已求出的溫度值計算出應(yīng)力值，方法是將作用到焊件上的熱單元轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)單

3、元，計算并分析出各個時間點的瞬態(tài)應(yīng)力值和最后殘余應(yīng)力值的大小。
　　焊接過程是一個瞬態(tài)熱變化過程，為了形象模擬出熔池金屬的熔化、凝固過程，本文運用了ANSYS中生死單元技術(shù)，形象模擬焊接過程中焊接材料不斷填充焊縫的過程，給出角焊縫及其周圍焊接殘余應(yīng)力的分布趨勢。生死單元技術(shù)的實質(zhì)是將超過材料熔點的單元“殺死”，并且激化未超過熔點的單元。
　　本文針對起重機金屬結(jié)構(gòu)的箱型主梁翼板與腹板焊接處的角焊縫，建立三維模型，進(jìn)行了有效的