大型升船机卷筒轮毂与轮辐焊接残余应力数值模拟

发布时间：2021-06-30 08:25

　　基于SYSWELD有限元软件,开发了热-弹-塑性非线性有限元计算方法。利用所开发的计算方法,模拟大型结构升船机轮毂与轮辐的焊接温度场和残余应力分布。轮毂与轮辐焊接时,由于焊缝为环状,焊接起始、结束位置存在明显的热端部效应。计算结果表明,焊缝周向残余应力的峰值达到480 MPa,高于材料的屈服强度;径向残余应力沿板厚方向呈现出"拉-压-拉"三层分布,并且高应力区主要分布于焊缝及其热影响区附近。此外,径向残余应力峰值达到350 MPa,低于周向残余应力。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020,49(17)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

升船机轮辐与轮毂实物图

轮辐与轮毂尺寸图及焊缝示意图(mm)

基于SYSWELD有限元软件，开发热-弹-塑性有限元计算方法，来研究升船机轮毂、轮辐焊接残余应力分布。数值模拟时热源移动方向与焊接件实际焊接方向保持一致，并采用0°→90°→180°→270°→0°的熔敷方式来实现焊接，见图3。轮毂和轮辐有限元模型如图4所示，其中，焊缝截面焊道布置为12层18道焊，计算时没有考虑焊缝上下表面的余高。此外，为了平衡计算精度和计算效率，细化焊接接头及其附近的网格尺寸，粗化远离焊接接头的网格尺寸。该模型中的单元类型为八节点六面体单元，单元总数为79800，节点数为93868。为了防止数值模拟过程中有限元网格发生刚体位移，在轮毂下表面0°、90°、180°位置采用三点六自由度拘束方式。由于升船机轮辐和轮毂焊接时缺少焊接材料的热物理-力学性能参数，计算过程中焊接材料的高温热物理-力学性能与母材（Q345）保持一致，如图5所示。图4 三维有限元模型

【参考文献】：
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本文编号：3257404