平板对接焊接变形的数值模拟

摘要

焊接变形是焊接过程中最常见的问题之一，已引起越来越多人的关注。本文基于ANSYS平台，分别对低碳钢的温度场、应力场以及焊接变形进行数值模拟。 研究内容主要包括：采用双椭球热源模型模拟了低碳钢熔化极气体保护焊平板对接焊的温度场和应力场。通过对模拟结果的比较及实际施焊后的测量结果，讨论数值模拟过程中，不同约束位置对试板焊后残余变形的影响，探讨是否加载等效载荷对焊接变形的影响。通过比较焊件的宏观尺寸变形和表面平整度变形来讨论不同焊接工艺和厚度对焊接变形的影响。并通过实验进行验证。 模拟结果表明：对于平板焊接变形，采用约束焊缝轴对称截面底边的约束方法模拟的焊接变形，比其他约束方法的模拟结果更加准确。在普通模拟加载基础上继续施加等效载荷后的模拟结果更接近实际情况。焊件的厚度、焊件的焊缝截面尺寸、焊接工艺规范等是影响焊接变形的主要因素。多层(或多道)焊随已焊焊道截面积的增加，焊缝处刚度提高，试板的整体拘束作用加强，后续施焊时所产生的变形增量减小。 通过对各实际施焊的焊接变形进行测量验证了模拟方法的合理性与模拟结果的准确性。拘束焊缝对称面底边KJ的约束方法和施加等效载荷可用于平板对接变形的数值模拟。

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致谢

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 焊接应力和焊接变形产生的原因

1.3 预测焊接变形的几种方法

1.4 焊接应力和变形的研究进展

1.5 有限元软件在焊接数值模拟中的发展

1.6本文的主要工作

第二章 温度场和应力场的模拟

2.1 电弧电压模型的建立及各种条件的设置

2.2 温度场的模拟及分析

2.3 应力场的模拟及分析

2.4 本章小结

第三章 拘束方法和等效载荷的加载对焊接变形的影响

3.1 有关焊接变形

3.2 不同约束下的焊接变形

3.3 等效载荷的加载对焊接变形的影响

3.4 本章小结

第四章 焊接规范参数对焊接变形的影响

4.1 单道焊平板对接的变形

4.2 双面焊平板对接的变形

4.3 单面双道焊平板对接的变形

4.4 8mm厚试板单道焊、单面双道焊、双面焊平板对接变形的比较

4.5 本章小结

第五章 厚度对焊接变形的影响

5.1 4mm和8mm厚板单面焊的焊接变形的比较

5.2 8mm和10mm板厚双面焊焊接变形比较

5.3 本章小结

第六章 结论

参考文献

硕士期间发表的论文