船用D36鋼多層多道焊角變形規(guī)律的數(shù)值模擬研究.pdf

1、D36鋼作為一種低合金高強度鋼，以其良好的綜合力學性能和較強的抗腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于造船業(yè)。采用自動埋弧焊對厚板D36鋼進行對接和角接焊時，往往會產(chǎn)生較大的角變形。目前對于角變形的預測主要根據(jù)經(jīng)驗，局限性大且不夠準確。本文利用材料力學理論和橫向收縮模型對角變形預測的數(shù)學模型進行理論推導，通過有限元數(shù)值模擬驗證理論公式中的影響因素，為D36鋼多層多道焊角變形預測的理論分析和工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　基于橫向收縮力模型和橫向收縮計算

2、表達式，利用材料力學的理論，對平板對接接頭多層多道焊和T形接頭的角變形預測模型進行推導，并獲得了其數(shù)學表達式。將T形接頭的角變形分為兩個部分研究，即在翼板厚度方向上不均勻的橫向收縮產(chǎn)生的角變形以及角焊縫自身收縮引起的角變形。公式表明，對于平板對接接頭和T形接頭翼板部分產(chǎn)生的角變形與焊接熱輸入呈正比，與板厚的平方呈反比；而T形接頭角焊縫自身收縮產(chǎn)生的角變形與焊腳尺寸和材料參數(shù)相關(guān)。
　　建立20mm厚平板對接接頭V形坡口、Y形坡口以

3、及T形接頭的有限元分析模型，通過模擬方法確定D36多層多道焊角變形預測公式中的修正系數(shù)的數(shù)學表達式；模擬結(jié)果表明，焊接功率和板厚是對接接頭角變形修正系數(shù)的主要影響因素；而T形接頭角變形修正系數(shù)的主要影響因素是焊腳尺寸和材料參數(shù)。采用Q235鋼對V形坡口及T形接頭單面焊和雙面焊的有限元模型進行試驗驗證，模擬得到的角變形與實驗測量值吻合度較高，驗證了模擬結(jié)果的準確性，為文中利用有限元模擬的方法分析角變形修正系數(shù)的影響因素提供了依據(jù)。

4、　　建立10mm厚平板Ⅰ形坡口有限元分析模型，獲得正反面角變形關(guān)于熱輸入的曲線，用于預測焊接角變形。并研究正反面焊接功率匹配以及定位焊的分布和厚度對角變形的影響，獲得最佳功率匹配的方式以及最佳定位焊的形式。
　　在此基礎(chǔ)上，進一步完善角變形預測表達式，對角變形沿板長方向上的變化規(guī)律進行探究，分析角變形沿板長方向上變化的原因，并通過對曲線的擬合得到角變形沿板長方向上的定量表達式；在熱輸入一定的情況下，對焊接功率和焊接速度對角變形的影