船用結(jié)構(gòu)鋼焊接過程演變及殘余應(yīng)力分析.pdf

1、EH36船用鋼具有強(qiáng)度高、低溫韌性好、耐腐蝕、抗疲勞等特性，主要用于大型船舶及海工裝備的建造等。由于焊接屬于局部高溫加熱，高功率密度的熱輸入集中作用在焊縫附近，焊接區(qū)溫度的急劇變化會(huì)在工件內(nèi)部形成較高的溫度梯度，導(dǎo)致焊后產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力。焊接殘余應(yīng)力是導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生和影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、使用性能的重要因素。因此，開展EH36船用鋼厚板焊接過程的研究，對(duì)于提高船舶重要受力結(jié)構(gòu)的使用可靠性具有重要的理論和工程意義。
　　 本文運(yùn)用大型通用

2、有限元分析軟件ABAQUS作為分析手段，以10mm厚EH36平板為研究對(duì)象，建立了CO2氣體保護(hù)焊的溫度場(chǎng)有限元數(shù)值計(jì)算模型。根據(jù)實(shí)際焊接過程，建立了三層四道焊幾何模型。模型綜合考慮了計(jì)算精度和計(jì)算速度，利用過度網(wǎng)格劃分了不均勻的網(wǎng)格，使用雙橢球熱源作為移動(dòng)焊接熱源，利用ABAQUS中“生死”單元技術(shù)實(shí)現(xiàn)了焊縫填充的動(dòng)態(tài)過程。同時(shí)考慮了材料熱物理性能參數(shù)隨溫度的變化，以及焊件表面通過對(duì)流和輻射向周圍環(huán)境散熱對(duì)溫度場(chǎng)的影響，計(jì)算得出了溫度

3、場(chǎng)的分布。并利用Fortran語言對(duì)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，編制了適用于不同焊接工藝的熱源子程序，簡(jiǎn)化了求解過程。
　　 在溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，基于熱彈塑性有限元理論建立應(yīng)力場(chǎng)有限元數(shù)值計(jì)算模型，采用間接耦合法，將溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果耦合入應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行求解。計(jì)算得到了平板對(duì)接多層多道焊接焊后殘余應(yīng)力的應(yīng)力場(chǎng)分布情況，較為系統(tǒng)和深入地研究了其形成的原因。結(jié)果顯示，縱向殘余應(yīng)力和橫向殘余應(yīng)力沿焊接方向呈現(xiàn)兩端為壓應(yīng)力、中間為拉應(yīng)力分布，并且分