基于SYSWELD的三維瞬態(tài)GTAW溫度場與應力場的有限元分析.pdf

1、鎢極氬弧焊焊接溫度場數(shù)值模擬的關鍵是選擇合適的熱源作用模式。本文采用雙橢球體熱源分布模型，基于SYSWELD軟件平臺，建立了運動電弧作用下的三維瞬態(tài)GTAW焊接不銹鋼薄板時焊接熱過程的有限元數(shù)值分析模型。該模型采用移動體熱源熱流分布，綜合考慮在電弧熱流的作用下焊接溫度場-熔池形狀所發(fā)生的變化，以及熔池表面蒸發(fā)散熱、熔池內(nèi)部對流散熱、熔池固-液界面的相變潛熱等多種因素。 利用所建模型，對GTAW焊接溫度場及熔池形狀進行了數(shù)值模擬，

2、以加深對焊接熔池內(nèi)傳熱過程的理解，為得到高質(zhì)量的不銹鋼GTAW焊縫以及該工藝的焊接過程控制智能化提供理論依據(jù)。結(jié)合SYSWELD本身的特點，設置多種不同的邊界條件。兼顧計算精度和計算效率，采用均勻和非均勻兩種網(wǎng)格。 數(shù)值模擬結(jié)果展示了不銹鋼試件GTAW瞬態(tài)熔池的演變過程。利用所建模型，分析了引弧之后，焊接熔池形成、長大、達到準穩(wěn)態(tài)的動態(tài)變化過程，以及工件溫度場的變化過程，預測了從電弧引燃到準穩(wěn)態(tài)過程中焊接溫度場和熔池形狀的動態(tài)演

3、變。根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果定量地分析了焊接工藝參數(shù)(焊接電流、焊接速度)對熔池形狀及工件溫度場的影響規(guī)律。 進行了不銹鋼薄板GTAW工藝試驗，通過焊接過程中拍攝GTAW熔池圖像，提取熔池形狀參數(shù)，對所建立的模型進行了試驗驗證。結(jié)果表明達到宏觀準穩(wěn)態(tài)時計算所得的焊縫橫斷面熔合線在工件內(nèi)部的形狀和走向以及熔池長度和寬度與實驗結(jié)果基本吻合。 利用所獲得的溫度場數(shù)據(jù)對應力、應變的演變規(guī)律及焊后殘余應力和變形進行了計算與定量分析，表明計