TBM主梁焊接工藝過程數(shù)值模擬的研究.pdf

1、TBM廣泛應(yīng)用于隧道掘進工程中，主梁作為 TBM主機的關(guān)鍵組成部分，承受著刀盤傳遞過來的力和扭矩，并將其傳遞到撐靴上，可以說主梁質(zhì)量的好壞直接影響隧道挖掘的進度和質(zhì)量。
　　TBM主梁是典型的箱型梁結(jié)構(gòu)，通過焊接制造完成，在焊接完成后不可避免的會產(chǎn)生殘余應(yīng)力及不可忽視的焊接變形，對主梁以及TBM整體的工作性能和使用壽命有著很大影響。以往人們通過試驗方法來研究焊接工藝，方法復(fù)雜而且消耗較大，進入二十一世紀以來，利用數(shù)值模擬的方法對焊

2、接工藝進行研究得到了廣泛的開展。本文利用有限元軟件ANSYS，選取主梁在實際工況下應(yīng)力較為集中的部分作為研究對象，并將該部分提取出來建立簡化的有限元模型，基于有限元以及熱彈塑性等相關(guān)理論，對不同的焊接工藝方案進行數(shù)值模擬，并得出了溫度場、應(yīng)力場分布變化以及最終的殘余應(yīng)力和變形情況，并加以實驗佐證。主要包括以下內(nèi)容：
　?。?）TBM主梁焊接部位的選取：利用有限元軟件ANSYS Workbench對TBM主梁施加實際工作載荷，進行靜

3、力學(xué)有限元分析，以找出應(yīng)力較為集中的部分，并以此部分作為焊接工藝的研究對象。
　?。?）焊接數(shù)值模擬有限元模型的建立：根據(jù)實際焊接工藝，選擇主梁頂板與腹板的典型焊接結(jié)構(gòu)作為分析對象，利用有限元軟件ANSYS的參數(shù)化編程語言建立了包含多層多道焊的焊接部位有限元模型。
　?。?）焊接溫度場數(shù)值模擬：確定焊接工藝方案和工藝參數(shù)，在 ANSYS中對焊接過程進行仿真，得到溫度場的分布變化規(guī)律并分析討論。
　?。?）焊接應(yīng)力應(yīng)變場