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焊接温度场与应力场的数值分析

夏培秀  
【摘要】:本文用有限元方法研究了温度场和热应力的分布规律。模拟对象一是开有圆孔的无限大薄板,另一个是两张对接焊的钢板。 文中对开有圆孔的无限大薄板的研究,一是假设材料的机械性能不随温度变化的情况下,计算出了开有圆孔的无限大薄板的稳恒温度场和弹性热应力的解析解。二是用有限元法对该薄板进行了两种情况下的计算,一种情况是假设材料的机械性能不随温度变化,另一种情况是材料的机械性能随温度变化。最后将计算结果进行了对比,证明了有限元解的正确性,同时说明了材料的机械性能随温度变化对板中的径向热应力的影响很大。 本文在对两张钢板对接焊的焊接应力的研究中,首先建立了一种计算简化模型;其次用有限元法对钢板的焊接应力进行了计算,计算结果与文献相吻合,钢板在靠近焊缝的区域内出现了拉应力。并从理论上分析了该结果的合理性。 焊接应力的存在,会直接影响到结构的承载能力,为了保证焊接结构的安全可靠,准确的推断焊接过程中的力学行为和焊接应力是十分重要的课题。因此本文的研究成果对科学研究和工程设计都具有重要意义。


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