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《大连交通大学》 2007年
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焊接接头残余应力的数值模拟

李华  
【摘要】: 焊接是一个牵涉到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力与变形等等。要得到一个高质量的焊接结构必须控制这些因素。一旦各种焊接现象能够实现计算机模拟,就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料时的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。本文在总结前人的工作基础上结合数值计算的方法,对焊接残余应力进行了三维实时动态模拟的研究,并针对平板对接问题进行了实例计算及试验验证。 本文主要研究了应用有限元模拟方法研究焊接残余应力分布规律,模拟对象为10mm厚的16MnR低合金钢板,焊接方式为V型坡口对接焊。 文中应用MSC.Marc2005软件对焊接模型进行了有限元建模,通过MSC.Marc2005软件新增加模块中的WELD PATH来定义焊接路径,从而进行焊接过程仿真,焊接残余应力仿真结果与试验测量结果基本吻合。文中给出了钢板上表面的横向和纵向残余应力分布曲线,得出结论为: (1)各试板中,焊缝及近缝区应力为拉应力,随着远离焊缝,逐渐变为压应力,最大横向和纵向残余应力出现在焊缝中心位置。 (2)三层焊接时,坡口角度的变化对试件有较大影响,即60°坡口试板焊缝区域的横向残余应力和纵向残余应力均要高于50°坡口试板焊缝区域的横向残余应力和纵向残余应力。试板上表面中心处,60°坡口时最大纵向残余应力达到352.3MPa,最大横向残余应力达到135.2MPa;50°坡口时最大纵向残余应力达到291.5MPa,最大横向残余应力达到92.3MPa。 (3)一层焊接时,60°坡口和50°坡口的试板中,距焊缝中心10mm起始,残余应力均为压应力。 (4)各试板中,沿焊缝纵向的残余应力均高于横向应力,最大主应力方向偏向于焊缝纵向。
【学位授予单位】:大连交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TG404

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【引证文献】
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【同被引文献】
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