吊車梁焊接工藝優(yōu)化及其焊接變形的數(shù)值模擬研究.pdf

1、焊接作為鋼結(jié)構(gòu)中的重要工藝，是一個牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過程，直接關(guān)系到工程質(zhì)量的好壞、結(jié)構(gòu)的安全。由于高度集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余應(yīng)力和變形，焊接殘余應(yīng)力會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的使用性能，因此，對焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算和分析具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文運(yùn)用有限元分析軟件ANSYS對吊車梁T型接頭焊接溫度場和焊接殘余應(yīng)力場進(jìn)行了三維動態(tài)模擬的研究，通過對各種焊接現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)模擬，可以確定焊接各

2、種結(jié)構(gòu)和材料的最佳設(shè)計(jì)、最佳工藝方法和焊接參數(shù)。 本文以吊車梁的焊接過程為研究對象，針對吊車梁T型接頭多道焊的特殊情況，建立雙熱源模型，即高斯分布的熱源函數(shù)作為表面熱源與雙橢球型體熱源作為焊件熔池部分的內(nèi)熱源相結(jié)合的方式，兩熱源能量分配比為3:2，此熱源模型計(jì)算結(jié)果基本符合實(shí)際情況。通過數(shù)值模擬方法能夠較準(zhǔn)確地模擬焊接溫度場和殘余應(yīng)力場，實(shí)現(xiàn)了雙熱源模型的加載和生死單元對焊縫金屬的填充、熔化和凝固的有效模擬，分析了T型接頭的焊接

3、變形，給出了焊縫橫向和縱向熱應(yīng)力分布曲線以及焊縫部位殘余應(yīng)力的分布趨勢，獲得了比較接近于實(shí)際的分析效果，對吊車梁焊接工藝的研究具有指導(dǎo)意義。 根據(jù)焊接溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬，在其焊接工藝參數(shù)下，做了吊車梁T型接頭模型的焊接試驗(yàn)，結(jié)果表明T型接頭數(shù)值模擬所選用的焊接電流、電弧電壓、焊接速度等符合實(shí)際焊接要求。并在此基礎(chǔ)上，本課題采用合理的焊接工藝，如單面開坡口、不對稱船型焊接及合理的焊接順序，略去背面碳弧氣刨清根，與傳統(tǒng)吊車梁焊