鋼結(jié)構(gòu)自熔焊焊接殘余應力數(shù)值模擬研究.pdf

1、焊接廣泛應用在建筑，機械，航天航海以及能源工程中，而其產(chǎn)生的殘余應力是導致焊接結(jié)構(gòu)失效的重要原因。目前，使用有限元軟件對焊接過程中可能出現(xiàn)的殘余應力進行模擬是用來保證焊接質(zhì)量的一個重要方法。
　　 至今，國內(nèi)外學者已對焊接殘余應力進行了大量的研究，但研究模擬過程中的參數(shù)選取尚不多見。為此本文基于ANSYS有限元分析軟件，運用數(shù)值分析方法討論了鋼結(jié)構(gòu)自熔焊焊接殘余應力的模擬，文中著重討論了有關(guān)材料物理參數(shù)的選取對模擬結(jié)果的影響。<

2、br>　　 本文首先對焊接過程中的溫度場和殘余應力場的基本理論和數(shù)值分析方法進行了簡要的闡述，其次對二維雙面和單面對接自熔焊進行殘余應力模擬。計算時采用ANSYS中的熱一結(jié)構(gòu)耦合功能，由于考慮到熱與結(jié)構(gòu)的耦合是雙向的，為了提高精度，采用了直接耦合方法。在熱源的選取中采用了生死單元法加載，通過ANSYS參數(shù)設(shè)計語言(APDL)的循環(huán)命令來實現(xiàn)熱源移動。其中一并討論了模擬過程中相變問題的處理方法。通過對焓值、密度、比熱容這三個物理參數(shù)選取

3、辦法的研究，討論了不同物理參數(shù)的變化對焊接殘余應力模擬結(jié)果的影響。
　　 數(shù)值分析結(jié)果表明：(1)不同物理參數(shù)隨溫度的變化對于焊接模擬結(jié)果的影響是不一樣的。材料密度和比熱容對模擬結(jié)果影響很大，而焓值的影響較小。因此，在模擬計算的過程中，可以對焓值做適當?shù)暮喕幚怼?2)同一物理參數(shù)的變化對不同焊接方式所產(chǎn)生的影響是不同的。相對而言，對單面對接焊的影響要小些。(3)在研究比熱容選取方法時，通過對SS316L不銹鋼和20號鋼兩種材料