Monel-400合金圓筒環(huán)焊溫度場及應(yīng)力場的數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是一門重要的制造技術(shù)，焊件殘余應(yīng)力直接影響著整個焊件的組織和性能。焊接溫度場又是焊件殘余應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因，研究焊件溫度場和應(yīng)力場就顯得十分重要。如果直接進行實驗測定的話，大部分情況需要很大的精力、物力和財力，所以通過數(shù)值模擬計算可以很好地解決這一問題。
　　本文利用ANSYS11.0有限元分析軟件對Monel-400合金圓筒環(huán)焊縫焊接溫度場和應(yīng)力場進行三維的數(shù)值模擬計算。首先建立Monel-400合金圓筒有限元模型，然后對其

2、進行網(wǎng)格劃分。為保證計算結(jié)果的精確性，采取焊縫及其附近區(qū)域網(wǎng)格尺寸較小、遠離焊縫區(qū)域逐漸增大的方法對模型劃分網(wǎng)格。以焊接溫度作為焊接熱源模型，運用生死單元技術(shù)來模擬焊接熱生成和焊縫金屬的填充過程，得到焊接溫度場結(jié)果。然后，運用熱-應(yīng)力間接耦合法，將熱分析得到的結(jié)果溫度，作為計算應(yīng)力場的溫度載荷，進行焊接應(yīng)力場的數(shù)值模擬計算，最后得到焊接應(yīng)力場的分布情況。并對板的對接焊進行焊接試驗和模擬計算，通過對比試驗和模擬結(jié)果得出：所建立的計算模型是

3、準(zhǔn)確的。
　　通過對圓筒環(huán)焊溫度場計算結(jié)果的分析得出溫度場的分布規(guī)律，并在圓筒的兩個不同截面上選取節(jié)點，進行對節(jié)點熱循環(huán)曲線的繪制。通過對不同節(jié)點熱循環(huán)曲線的分析得出圓筒不同位置溫度場的變化規(guī)律：距離焊接熱源近的節(jié)點升溫速率快，降溫速率也較快，遠離焊接熱源的節(jié)點溫度上升較慢，溫度下降也較慢。利用溫度場的計算結(jié)果進行應(yīng)力場的計算，得到距離焊縫不同時間、不同位置的瞬時等效應(yīng)力變化情況。然后選取兩個不同位置的截面，在兩個截面上分別建立四