薄板焊接过程数值模拟和试验的研究.pdf

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广西大学硕士掌位论文 薄板焊接过程数值模拟与试验研究 薄板焊接过程 数值模拟与试验研究 摘要 本文在详细综述国内外焊接过程数值模拟发展情况的基础上，阐述了 进行焊接过程数值模拟的重要性，同时指出了目前存在的问题。在研究中， 应用ANSYS有限元分析软件对薄板结构焊接温度场、应力和变形的演化过 程、屈曲变形进行数值分析。通过薄板焊接热循环曲线、薄板焊接残余应 力和变形的测试试验，验证模拟分析结果。 主要研究结果如下： 1．建立了薄板焊接过程数值模拟有限元模型。提出了基于焊缝单元形 心坐标的焊缝单元排序方法，在焊接过程中，沿焊接方向逐次“激活”焊 缝单元可以有效地模拟焊缝金属的填充过程。 2．采用三种不同的热源加载模式 高斯分布、双椭球分布，生死单元 方法 进行薄板三维焊接温度场的数值计算。计算结果表明，生死单元方 法热源模型是一种简单的热源加载模式，其计算效率优于其它两种加载方 法。计算出的薄板焊接温度场具有准稳态特征。 3．提出了应用生死单元模拟熔化金属的方法，采用间接耦合法对焊接 应力和变形的演化过程进行数值模拟分析。计算结果表明，残余应力具有 ＼l＼＼＼ 对称分布的规律，纵向的残余应力在焊接变形中起主导作用，计算结果与 实际的残余应力分布特征相吻合。垂直板平面的焊接变形可以采用抛物面 薄板翔L接过程数值模拟与试验研-qC 公式Y Az2+Bz+cH+D表示。 4．应用特征屈曲分析方法，，研究薄板焊接过程的屈曲变形，提出了薄 板焊接屈曲失稳判据，即当焊接收缩载荷F。，大于临界屈曲载荷F。。时，薄板 开始发生屈曲失稳变形。 5．应用虚拟仪器技术设计焊接热循环动态检测系统，对薄板焊接热循

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