大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

发布时间：2017-05-18 18:19

  本文关键词：大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 焊接是一种应用广泛的技术,它不仅对发展尖端科技与国防装备有重要的作用,而且对提高制造业水平具有普遍意义。过大的焊接变形将影响结构尺寸,降低结构承载能力等,需要花费大量的时间用在矫正工作上,影响整个生产进度和制造成本。因此,预测进而控制焊接变形显得非常重要,特别是一些大型复杂结构的焊接。数值模拟给焊接变形预测提供了有效的工具,三维热弹塑性有限元法可以模拟整个焊接过程。但三维热弹塑性有限元分析计算量非常庞大,长期以来该方法仅适用于一般焊接接头的力学行为分析,很少用于大型复杂结构的焊接变形分析。 本论文首先对热弹塑性有限元理论进行了概括整理,阐述了热弹塑性有限元法的发展现状及实现过程;然后,以大型复杂结构“8”字体耐压舱船体结构为对象,采用不同类型的单元混合使用方法简化结构有限元模型,并根据热等效应原则,通过组合多道焊道来减少焊道数简化焊接过程。在此简化基础上,运用通用有限元软件ANSYS,实现了“8”字体耐压舱结构部件焊接和整个结构的装焊的热弹塑性有限元分析,得到了结构的焊接变形。通过分析焊接变形结果,提出了减小焊接变形的措施。研究结果为控制“8”字体耐压舱船体结构的焊接变形提供了很好的理论指导。
【关键词】：大型复杂结构 焊接变形 热弹塑性有限元 ANSYS
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要2-3
• ABSTRACT3-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 数值模拟技术及其在焊接中的应用9-10
• 1.2 国内外研究动态10-11
• 1.3 焊接变形数值模拟方法简介11-13
• 1.4 大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析中存在的问题13-15
• 1.5 论文内容15-16
• 第二章 热弹塑性有限元理论及实现16-30
• 2.1 有限元法及ANSYS 软件16-17
• 2.2 焊接热弹塑性有限元分析17-19
• 2.3 有限元基本方程19-27
• 2.3.1 焊接温度场的理论分析19-21
• 2.3.2 应力应变的理论分析21-23
• 2.3.3 相关塑性理论23-26
• 2.3.4 提高计算精度和稳定性的若干途径26-27
• 2.4 热源基本模型及应用范围27-30
• 2.4.1 高斯分布热源模型27-28
• 2.4.2 半球状热源模型和椭球形热源模型28
• 2.4.3 双椭球形热源模型28-30
• 第三章 上壳体切割开围栏孔及装焊过程力学行为研究30-49
• 3.1 “8”字体承压结构简介30-32
• 3.1.1 研究对象30
• 3.1.2 简明施工流程30-32
• 3.2 上壳体切割开围栏孔及装焊过程热弹塑性有限元分析32-37
• 3.2.1 研究对象32-33
• 3.2.2 模型简化及材料参数33-34
• 3.2.4 切割及焊接工艺34-35
• 3.2.5 有限元模型及边界条件35-36
• 3.2.6 热弹塑性有限元计算36-37
• 3.3 围栏切割开孔变形37-40
• 3.3.1 切割开第一个围栏孔的变形37-39
• 3.3.2 切割开第二个围栏孔的变形39-40
• 3.4 装焊围栏40-47
• 3.4.1 装焊第一个围栏的变形40-44
• 3.4.2 装焊第二个围栏的变形44-47
• 3.5 本章小结47-49
• 第四章 上、下壳体非整圆切割过程力学行为研究49-57
• 4.1 上、下壳体非整圆切割49-50
• 4.2 热弹塑性有限元分析50-52
• 4.2.1 有限元模型50-51
• 4.2.2 热弹塑性有限元计算51-52
• 4.3 上壳体切割变形52-53
• 4.4 下壳体切割变形53-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第五章 上、下壳体与平台装焊过程力学行为研究57-66
• 5.1 上、下壳体与平台装焊结构简介57
• 5.2 下壳体与平台装焊过程热弹塑性有限元分析57-62
• 5.2.1 研究对象及有限元模型57-59
• 5.2.2 热弹塑性有限元计算59-60
• 5.2.3 计算结果及分析60-62
• 5.3 上、下壳体与平台总体装焊过程热弹塑性有限元分析62-65
• 5.3.1 研究对象及有限元模型62-63
• 5.3.2 热弹塑性有限元计算63
• 5.3.3 计算结果及分析63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 第六章 结论与课题展望66-68
• 6.1 结论66-67
• 6.2 课题展望67-68
• 参考文献68-72
• 攻读硕士期间发表的论文72-73
• 致谢73-75

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本文编号：376812