装甲钢温度-组织-应力耦合本构模型的建立及在焊接模拟中的应用
本文关键词: 兵器科学与技术 装甲钢 耦合本构模型 有限元 焊接残余应力 组织 出处:《兵工学报》2017年03期 论文类型:期刊论文
【摘要】:装甲钢焊接热循环过程中固态相变对焊接残余应力的演变及大小有着重要影响,而现有的有限元软件本构模型无法考虑固态相变的作用。在传热学、固态相变理论和连续介质力学的基础上,建立了温度-组织-应力耦合的本构模型,本构模型中综合考虑了固态相变引起的体积变化、力学性能变化和相变塑性对焊接残余应力的影响,采用ABAQUS子程序UMAT通过二次开发将该本构模型嵌入通用有限元软件中,对装甲钢平板对接焊进行研究,获得了装甲钢焊接热循环过程中温度、组织及残余应力变化规律。研究结果表明:装甲钢平板中断面表面宽度方向,在纵向残余应力表征上,耦合本构模型的模拟结果与X射线衍射测量结果具有较好的一致性,验证了耦合本构模型的正确性,并表明相变塑性对相变区的残余应力存在一定的松弛作用;对于装甲钢近缝区纵向残余应力大小:完全相变区部分相变区未发生相变区。
[Abstract]:Solid phase transformation plays an important role in the evolution and size of welding residual stress during welding thermal cycle of armored steel, but the existing constitutive model of finite element software can not consider the effect of solid phase transformation. Based on the theory of solid phase transition and continuum mechanics, a constitutive model of temperature-microstructure-stress coupling is established. The volume change caused by solid phase transition is considered comprehensively in the constitutive model. The influence of mechanical properties and transformation plasticity on welding residual stress was studied. The constitutive model was embedded into the general finite element software by using ABAQUS subprogram UMAT. The variation of temperature, microstructure and residual stress during welding thermal cycle of armored steel plate was studied. The results showed that the surface width direction of the section in the plate was obtained. On the characterization of longitudinal residual stress, the simulation results of coupled constitutive model are in good agreement with the measured results of X-ray diffraction, which verifies the correctness of the coupled constitutive model. It is shown that the plasticity of phase transformation has a certain relaxation effect on the residual stress in the transformation zone. For the longitudinal residual stress of armored steel near slit region, there is no phase transition zone in the partial phase change zone in the complete phase transition zone.
【作者单位】: 西北机电工程研究所;
【分类号】:TG404
【正文快照】: 0引言装甲钢是一种用于作战装备的保护性合金材料,焊接是装甲钢结构的主要连接方式。由于熔焊时焊接热输入集中性,造成焊缝及热影响区附近高温度梯度,必然会导致焊缝附近冶金组织大梯度,这样焊缝和热影响区有较大的热应力及组织应力;应力作用下的相变,存在相变诱导塑性现象,即
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