电渣焊接头焊接残余应力与变形的数值模拟.PDF

第猿苑卷 第缘 期 焊摇 接摇 学摇 报 灾燥造援猿苑摇 晕燥援缘 圆园员远 年 缘 月 栽砸粤晕杂粤悦栽陨韵晕杂韵云栽匀耘悦匀陨晕粤宰耘蕴阅陨晕郧陨晕杂栽陨栽哉栽陨韵晕 酝葬赠摇 摇 圆园员远 电渣焊接头焊接残余应力与变形的数值模拟 员 圆 圆 员 孙加民 袁摇 朱家勇 袁摇 夏林印 袁摇 邓德安 渊员援 重庆大学材料科学与工程学院袁重庆摇 源园园园源源曰圆援 中建钢构有限公司袁深圳摇 缘员愿园源园冤 摘摇 要院为研究电渣焊接头焊接残余应力的分布规律及变形特征袁基于有限元分析软件酝杂悦援 酝葬则糟袁开发了用于模 拟电渣焊接头温度场尧残余应力与焊接变形的热原弹原塑性有限元计算方法援 在所开发的计算方法中袁采用全椭球 等密度体积移动热源模型来模拟电渣焊的热输入袁并以生死单元技术考虑焊缝成形袁数值模拟了箱型柱中的腹板 与隔板处电渣焊接头的焊接残余应力与变形援 同时袁采用试验方法实测了电渣焊接头的横向收缩及角变形援 结果 表明袁横向收缩和角变形的计算结果都与试验值比较吻合袁验证了所开发的数值计算方法的妥当性援 此外袁利用数 值模拟方法详细研究了电渣焊接头焊接残余应力的分布特征援 关键词院电渣焊曰 等密度热源曰 焊接残余应力曰 焊接变形 中图分类号院栽郧源园源摇 摇 文献标识码院粤摇 摇 文章编号院园圆缘猿原猿远园载渊圆园员远冤园缘原园园圆猿原园缘 园摇 序摇 摇 言 头的残余应力和变形进行了数值模拟曰陈国庆等 人咱远暂对电子束焊接头残余应力进行了数值模拟援 然 电渣焊作为一种高效的焊接方法袁特别适宜于 而到目前为止袁有关电渣焊接头焊接残余应力与变 大壁厚尧大断面的各类箱形尧筒形等重型结构的焊 形的数值模拟还鲜有报道援 咱苑暂 接咱员暂援 近年来袁随着国内高层建筑钢结构的快速发 文中基于酝杂悦援 酝葬则糟有限元分析软件 袁开发 展袁电渣焊被广泛运用于钢结构箱型柱腹板与隔板 了一种电渣焊接头焊接残余应力与变形的有限元计 的连接援 然而袁由于构件在焊接过程中袁将经受局部 算方法援 同时采用试验方法测量了电渣焊接头的焊 加热和快速冷却袁因此在焊件中就形成了极不均匀 接变形袁通过对比试验结果和有限元计算结果袁验证 的温度场援 使得焊件在冷却到室温后将不可避免地 了所开发计算方法的有效性援 此外采用数值模拟方 要产生焊接残余应力和变形援 焊接残余应力不仅是 法定量讨论了电渣焊接头残余应力的分布特征援 引起焊接裂纹的主要原因袁同时也是降低接头疲劳 强度袁促进应力腐蚀裂纹和增大结构脆性断裂危险 员摇 试验方法 性的重要因素咱圆袁猿暂援 此外袁焊接变形不仅有损于产品 的外观袁而且会带来装配上的问题袁矫正焊接变形不 图员为焊接试件的实物模型及几何尺寸援 试件 仅延长生产周期又增加制造成本咱圆袁猿暂援 因此袁在实际 总长远园园皂皂袁腹板的宽度缘园园皂皂袁隔板的高度为 焊接生产中如何有效预测和控制焊接残余应力和变 猿园园皂皂袁腹板和隔板的厚度均为源园皂皂袁挡板的高度 形成为一个非常重要的课题援 为缘园皂皂袁宽为猿园皂皂援 试验采用的母材为低合金高 近年来袁随着计算焊接力学理论的日臻完善和 强钢 匝猿源缘袁焊接填充材料为 匀园愿酝灶粤袁直径为猿援圆 计算机技术的高速发展袁采用热原弹原塑性有限元法 皂皂援 电渣焊的焊接电流为源圆远粤袁焊接电压为猿远援远 对焊接过程进行数值模拟是研究和预测焊接残余应 灾袁焊接速度为员园援怨皂皂辕皂蚤灶援 力和变形规律的有效方法援 邓德安等人咱圆暂对气体保 在焊接完成以后袁分别测量腹板的横向收缩及 护金属极电弧焊渊郧酝粤宰冤接头的焊接残余应力和变 角变形袁具体测量方法见图圆援 其中袁为了测量腹板 形进行了数值模拟曰张建强等人咱猿暂对脉冲钨极氩焊 焊接后