温度拉伸法消除焊接应力的数值模拟.pdfVIP

设备工艺创新 第32卷2014年第1期(总第 169期) 温度拉伸法消除焊接应力的数值模拟 杨 丽 吴姗姗 (鞍钢集团工程技术公司 辽宁福鞍重工股份有限公司 鞍山 114021) 摘【 要】课题主要研究焊接残余应力的分布规律及如何控制和消除有害残余应力。． 关【键词】数值模拟 焊接残余应力 焊接应力场 NumericalSimulationofTemperatureTensileMethodforEliminating W eldingStress YANGLi．WU Shan-shan AnshanEngineeringTechnologyCo．，Ltd．；LiaoningFuanHeavyIndustryCo．，Ltd．，Anshan114021) A【bstract】Discussthedistributionlawofweldingresidualstress，andhowtocontrolandeliminate harmfu1residualstress． 【Keywords]Numericalsimulation，weldingresidualstress，weldingstressfield 0 前言 ～ 300~C之间，为保证最高温度在此范围内，火焰速 焊接残余应力的存在会导致焊接结构性能的 度为 10mm／s，选用的丙烯 (C，H6)流量0．35m3／h，氧 下降，如使结构的抗疲劳、抗脆断、抗应力腐蚀的 气(q)流量0．17mh／，热效率为0．362，热源加热半 能力降低，构件的尺寸稳定性下降，增大压杆的失 径为30mm(见图2)。 稳性等。因而在一般情况下消除焊接残余应力是 有益的。 1 温差拉伸法数值模拟的实现及操作方法 温差拉伸法数值模拟同样要分析温度场和应 力场的分布，在进行计算时具体流程见图1。 图2 有限元模型 1．1 前 处理 图1 温差拉伸法计算流程 在进行模拟计算时，不用重新建立模型，而是 采用温度场计算时的有限元模型。在有限元模型 正如前面所述，运用温差拉伸法时，在焊缝两 中，提前完成全部有限元网格的划分，同样 ，网格 侧进行加热，并在一定距离进行水冷冷却。具体 分为火焰加热区、热影响区和远离加热区；材料的 操作工艺参数如下： 热物理性能参数也不用重新输入，直接读入温度 火焰加热区离焊缝 90mm，加热线宽度为 场计算数据即可。 30mm，加热长度为板长长度即lOOmm，冷却水到 1．2 载荷施加 火焰距离为80mm。加热点最高温度控制在280~C 进行求解时，首先读人温度场计算结果，温度 一 37— 第32卷2014年第1期(总第 169期) 设备工艺创新 场结果载荷步为冷却时的载荷步，然后进行火焰 大值为200MPa，相对与加载前，纵向残余应力下降 fl_1《 了28％，在90mm～100ram之间，和焊缝起始端一样， 加热和水冷。火焰加热时，热源同样选用的是高 斯函数分布的热源模型，水冷冷却时