熱源模型對焊接數值模擬影響的研究.pdf

1、本文對薄板的焊接數值模擬進行研究，使用ANSYS有限元分析軟件，著重研究模擬焊接過程中不同熱源模型尺寸形狀及熱分布的施加，對溫度場的影響，為應力場的計算提供更精確的前提條件。目前計算機模擬技術在施加熱源方面種類較多，但不同熱源及不同參數下的對比結果卻鮮有報道。本文內容包括：改變施加載荷體單元的尺寸、位置以及其內部的熱量比例，雙橢球熱源不同維度的長度、比例及其熱量分布、多道次焊接不同焊接道次順序；對比不同熱源模型、參數下的熔池形貌，熱影響

2、區(qū)的熱循環(huán)曲線，計算結果與試驗結果的對比，得到最接近實際的焊接模擬參數，為精確計算結果、節(jié)約計算時間、簡化模型提供了理論方法。
　　普通體生熱加載在模擬熔池溫度分布存在一定的局限性；改善體生熱加載沿焊材厚度方向自上而下施加遞減的體生熱率，可進一步精確焊縫溫度場計算。沿焊材厚度方向平均分為三份，以1:2.2:2.9的比例施加熱輸入，可減小焊縫溫度沿厚度方向的梯度，且變化緩慢均勻。通過沿焊接方向加載多層單元的手段利用生死單元技術施加長

3、度4mm的熱源，使焊縫最高溫度不變的前提下，使熔長增加1~2倍，有效地改善了熔池形貌及熱影響區(qū)的溫度變化。改善體生熱加載可達到模擬精度且計算時間僅為雙橢球加載的1/7，但無法進行精細調節(jié)及在焊縫較寬時命令程序較為繁瑣；雙橢球熱源加載能夠在焊縫、熱影響區(qū)達到較為精確的模擬計算且可通過控制參數進行焊材上下表明溫度分布的調節(jié)，但編程繁瑣，計算時間冗長。單側焊接產生的焊后殘余應力及變形大于雙側焊；雙側交替焊接有更小的焊后殘余應力及變形，應力減少