双层平板对接焊缝残余应力研究

发布时间：2020-12-19 03:25

　　对照我国GB 50017和德国DIN 18800-1规范发现,德国规范提出了双层板对接焊缝的内容,我国标准没有该内容。本文基于MSC有限元软件,采用考虑接触热传导的热-力耦合方法,对不同坡口角度组合的双层钢板对接焊缝进行了三维模拟,得到了焊接的残余应力分布。结果表明,上板角度20°的双层钢板具有良好的力学性能;综合两国规范要求,双层钢板对接焊缝以上板角度20°,下板角度50°的坡口角度组合最为合适。 

【文章来源】：热加工工艺. 2020年15期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

德国规范双层板对接焊缝形式

为了验证模拟结果的有效性，本文选取与文献[15]相同尺寸的模型进行有限元模拟验证。钢板尺寸如图2所示，单块板宽度150 mm，长度300mm，厚度16 mm，坡口形式为60°V型坡口，焊缝道数为5道。本文所有模型使用Solidworks软件建立三维模型，导入到Hypermesh软件生成带网格的有限元模型，最后用MSC有限元软件进行求解计算。本文选取MSC有限元软件中Robust求解器进行模拟计算，此求解器能高效地求解出高度非线性下热-力耦合焊接的模拟结果，并能快速地计算网格数量较多的模型，具备并行处理计算的条件。在Hypermesh生成带网格的有限元模型时，文中模型选用二次六面体8节点网格单元，焊缝区及热影响区网格划分较密，远离焊缝区域网格划分相对稀疏，以保证在焊接热力耦合计算时有较高精度，并能降低计算量。有限元网格布置如图3所示，其中L1代表平行焊道的测量方向（z方向），L2代表垂直焊道的测量方向（x方向）。边界条件设置与文献[15]相同。

在Hypermesh生成带网格的有限元模型时，文中模型选用二次六面体8节点网格单元，焊缝区及热影响区网格划分较密，远离焊缝区域网格划分相对稀疏，以保证在焊接热力耦合计算时有较高精度，并能降低计算量。有限元网格布置如图3所示，其中L1代表平行焊道的测量方向（z方向），L2代表垂直焊道的测量方向（x方向）。边界条件设置与文献[15]相同。表1为Q345钢不同温度下热物性参数和力学性能，在20℃时设钢材屈服强度为380MPa，随温度升高焊缝屈服强度降低；材料的泊松比受温度变化影响较小，假定为常数0.3。图4为文献[15]中相同焊缝材料下母材和焊缝的屈服强度，焊缝金属的力学性能除屈服强度外均按表1设置。在模拟焊接过程中，本文考虑钢材的流动硬化准则和加工硬化、熔融流动变形以提高精确度[17-18]。


本文编号：2925165