焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟

焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟

《热加工工艺》7><2006年第35卷第15期

w eldingw elding焊接(4)

焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟 李茹娟,李萌盛

(合肥工业大学 材料科学与工程学院,安徽 合肥<230009)

摘 要:通过ANSYS有限元分析软件,采用热-应力直接耦合分析法对低碳钢中厚板埋弧焊焊接温度场与应

力场进行了模拟分析,并比较了单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同时焊三种焊接工艺过程对接头焊接残

余应力的影响。

关键词:数值模拟;中厚板埋弧焊;焊接残余应力

中图分类号:TG404 文献标识码:A 文章编号:1001-3814(<2006)15-0073-03

NumericalSimulationonWeldingStressFieldDuringSAWforMediumPlateWit

h

DifferentWeldingProcessing LIRu-juan,LIMeng-sheng

(AcademyofMaterialScienceandEngineering,HefeiUniversityofTechnology,Hefei<230009,China)

Abstract:ThestressfieldandtemperaturefieldofSAWforthemediumplateoflowcarbonsteelweresimulated

usingdirectcoupled-fieldanalysisbyANSYSfinite-elementanalysissoftware.Theeffectsoftheprocessofthesingle

sidedouble-passwelding,doublesidedouble-passweldingwhichwerefinishedatthesametimeandintheordinaltime

onweldingresidualstressofjointwereanalyzedandcompared.

Keywords:numericalsimulation;SAWforthemediumplate;weldingresidualstress

在中厚板对接焊接过程中,常常通过改变焊

接工艺过程来降低其焊接应力与变形,最常见的

方法是采用双面焊代替单面焊,用单面多道焊来

代替单面单道焊。这样做对于减少接头变形的效

果是直观的,但对于是否降低接头应力缺乏依据

与定量分析。为此,本文将通过数值模拟的方法,

比较单面双层焊、正反双面依次施焊和正反双面

同时施焊三种不同焊接工艺过程对中厚板埋弧焊

焊接残余应力的影响。

1 焊接过程分析的理论基础

1.1三维非线性瞬态热传导问题的控制方程[1] !c;T;t= ; ;x(k ;T ;x)+

; ;y(k ;T ;y)+ ; ;z(k ;T ;z)+Q(1)

式中:!为材料密度;k、c为材料的导热系数和比 热容;Q为热强度。

1.<2应力场的控制方程[<2]

力平衡方程为:

#ij,j=0 (<2)

#ij,j为包括热应力的应力分量。

$Tij,j=%ij,j(T-T0)&ij,j (3)

式中:’Tij,j为热应变张量;%ij,j为热膨胀系数;T0为