【摘要】：焊接在現(xiàn)代制造業(yè)中作為一種可靠、高效且成本低的熱加工工藝,在制造業(yè)中受到廣泛應用。而焊接過程中產(chǎn)生的焊接殘余應力與變形對焊接工件的使用性能和使用壽命造成不小的危害。因此,對焊接殘余應力及其變形情況進行分析具有很重要的意義。在焊接模擬中,熱彈塑性有限元法可良好的模擬焊接過程中以及焊接冷卻階段的溫度場、應力場以及焊接工件的變形情況。然而,熱彈塑性有限元法在模擬焊接過程時,計算過程復雜,所需的計算時間相當長,對工作站的要求很高,不適合很多大型結(jié)構(gòu)件的計算。因此,本文將熱彈塑性法進行簡化,提出合適的計算模型進行溫度場與應力應變場的計算,并針對研究對象箱體焊接的特點找到合適的模擬方法進行計算分析,具體工作如下:(1)對串熱源進行了改進,建立了溫度隨時間變化的段狀熱源模型,將該模型運用于局部角焊模型中,并與瞬態(tài)移動熱源模型進行對比,驗證了該段狀熱源模型在不同的分段段數(shù)情況下的計算結(jié)果與瞬態(tài)移動熱源模型計算結(jié)果的一致性,并對計算結(jié)果進行了實驗驗證。(2)將段狀熱源模型應用于箱體整體模型,分析了箱體模型在焊接過程及冷卻時的溫度場與應力場分布,及其焊接變形情況,并對其進行了實驗驗證,證明了該熱源模型應用于箱體計算模型上的可行性。(3)分析了不同的焊接順序下,箱體模型的溫度場、應力場以及焊接變形量。對比分析了不同方案下的溫度場、應力場及焊接變形量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明:段狀熱源模型可適用于低碳鋼箱體焊接應力應變場模擬,能有效地表示焊接過程以及焊接后冷卻過程。本研究結(jié)果可用于指導低碳鋼箱體的焊接工藝參數(shù)、焊接順序選擇,有利于有效地控制箱體焊接變形。
【圖文】：

圖 2- 1 高斯熱源示意圖Fig.2- 1Schematic diagram of Gauss heat sourceexp(3)22RrqQrm 上某一點距離熱源中心處的距離，，q 代表距離焊中心處的最大熱源密度，R 為焊接熱源的有效加、鎢極氬弧焊等焊接電弧挺度較小，溫度梯度相對。高斯熱源模型在焊接模擬中有著廣泛的應用。橢球狀熱源模型相比，半球狀熱源模型和橢球狀熱源模型更能適應，比如高能束焊接。另外考慮到運用激光焊等焊接對于這種情況橢球狀熱源模型較半球狀熱源模型更

圖 3- 1 角焊模型示意圖Fig.3- 1Schematic diagram of angle welding model模擬計算分析采用由英特爾公司生產(chǎn)的四核 E3-1250-V3 處理器，頻率為 3.50存為 16GB，硬盤大小為 1TB。劃分網(wǎng)格時采用的是 ANSYS 中的 Solid 單元，將模型劃分為六面體單元，由于模型因，無法保證焊縫上所有單元均為六面體單元，故而其中有少數(shù)五面體單元。的遠近將模型分為焊接區(qū)域、過渡區(qū)以及遠離焊縫區(qū)�？紤]到在焊接過程中，加熱熱源將母材與焊條從室溫瞬間加熱到母材熔點之上溫度的，加熱過程短，，溫度梯度高；而過渡區(qū)域及遠離焊縫區(qū)主要是通過母材的熱傳導與熱輻射進梯度小。因此在焊縫區(qū)域進行較密的網(wǎng)格劃分，過渡區(qū)域及遠離焊縫區(qū)進行較分。 3-1 所示，整個局部角焊模型共劃分為 30666 個網(wǎng)格，35126 個節(jié)點。在焊縫區(qū)
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG404

【參考文獻】

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本文編號：2695440