焊接凝固裂纹数值模拟的研究进展及前景展望.pdfVIP

焊接凝固裂纹数值模拟的研究进展及前景展望 1．哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室魏艳红 董志波 2．机械科学研究院哈尔滨焊接研究所 刘仁培 董祖珏 摘要焊接凝固裂纹的产生与否取决于两个方面的因素，材料凝固裂纹阻力和凝固裂纹驱动力，凝固裂 纹阻力可以通过实验方法来获得，而凝固裂纹驱动力主要采用有限元计算方法得到。文中对焊接凝固裂纹 的形成机理、凝固裂纹驱动力曲线和焊接凝固裂纹阻力曲线的试验测量方法的数值模拟，以及防止凝固裂 纹方法的数值模拟过程都进行了总结。 关键词：凝固裂纹，凝固裂纹驱动力，凝固裂纹阻力，数值模拟 0前言 焊接凝固裂纹是焊接构件中危害最大的缺陷之一，它的存在不仅会成为冷裂纹、再热裂纹、疲劳 裂纹等的发源地，而且也可能会直接导致焊接结构在运行中破断。凝固裂纹的形成受多种相关因素影 响，这些因素可分为两个不同的方面即冶金因素和力学因素。冶金因素或凝固裂纹阻力如金属的化学 成分、凝固行为、晶粒尺寸、低熔共晶的形态和分布等决定；而力学因素或驱动力则由焊接构件的拘 束条件、材料的热物理参数、力学参数及焊接过程不均匀的温度场等因素所建立的应力应变所决定， 如图1所示。 厂 、 Solidification LWelding Cracking夕 } (7 h8i8t8尬e iechaulcal：“1ⅪFo托e)@t盯ial、 to枞iM)’ l J StraininBrittle inBrittle Ductility Temperature砸m驴 TemperatureR8nge f i l I I l }External¨ThermalContraction¨Solidificationl I$usceptiblef metal ofParent Microstructure l Reetraint|| l I ShriWf I I I l l I l I I I Condition SolidifieationKinetics Welding C4mposition 图1凝固裂纹产生的条件 为了预测和避免凝固裂纹的产生，需对