T形构件焊接反变形控制量的研究

发布时间：2017-10-01 17:37

  本文关键词：T形构件焊接反变形控制量的研究

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【摘要】：焊接是一种重要的先进制造技术,在工业生产中发挥着非常重要的作用。虽然焊接技术具有节省原材料、劳动条件好、生产效率高、结构强度高等优越性,但是焊接是一种局部加热过程,会引起焊件不均匀的膨胀和收缩,使焊接结构中产生变形,影响钢结构正常的安装和使用。因此,如何减小焊接变形一直是工程界学术研究的课题之一。焊前反变形法在控制焊接变形方面得到了广泛的应用,但是反变形量的大小多由反复试验得出,本文提出了一种简单的计算T型构件反变形大小的方法。本文基于固有应变是焊接变形根源的概念,固有应变的应变能与平板反变形后的变形能之间的关系,推导出了焊前反变形的挠度曲线公式。应用专业焊接数值模拟软件SYSWELD,对T型接头构件进行了不施加反变形焊接和施加反变形焊接的数值模拟,分析了两种情况下焊接变形的形式和大小,发现按本文推导公式计算的反变形量进行焊接变形的控制,可以很大程度上减小焊接变形。为了使推导的公式更加精确,在公式中加入修正系数,对不同厚度底板的构件进行试算和反推,拟合出修正系数曲线。以港珠澳大桥的钢箱梁板单元为工程实例,通过数值模拟和工程实际验证了提出的反变形挠度计算方法,证明了该方法的有效性,为T型构件焊接变形的控制提供了可靠的依据。
【关键词】：焊接 T型构件 固有应变 焊前反变形 修正系数
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG44
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题的研究背景9-10
• 1.2 课题的研究现状10-11
• 1.2.1 焊接热过程分析发展概况10-11
• 1.2.2 焊接变形控制研究现状11
• 1.3 固有应变的研究现状11-13
• 1.4 本文研究的主要目的和内容13-14
• 第2章 固有应变与焊接数值模拟理论基础14-23
• 2.1 固有应变理论14-17
• 2.1.1 固有应变一维简化14-16
• 2.1.2 固有应变施加方案16-17
• 2.2 焊接温度场理论17-19
• 2.2.1 焊接温度场基本理论17-18
• 2.2.2 热传播基本定律18-19
• 2.3 焊接弹塑性有限元分析理论19-22
• 2.3.1 应力应变关系19-20
• 2.3.2 平衡方程20-21
• 2.3.3 求解过程21-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 焊接反变形控制量的研究23-42
• 3.1 概述23
• 3.2 T型构件固有应变计算23-24
• 3.3 反变形挠度推导24-28
• 3.3.1 底板固有应变的应变能24-25
• 3.3.2 底板的形变势能25-28
• 3.4 数值方法验证28-33
• 3.4.1 有限元模型28-29
• 3.4.2 热源校核29-31
• 3.4.3 材料属性31-33
• 3.5 焊接过程中温度场变化33-35
• 3.6 两次焊接模拟的变形结果35-38
• 3.6.1 自由焊接的模拟结果35-36
• 3.6.2 施加反变形焊接模拟36-37
• 3.6.3 两次横向变形比较37-38
• 3.7 修正系数38-41
• 3.8 本章小结41-42
• 第4章 加U肋钢桥面板的焊接变形控制42-58
• 4.1 概述42
• 4.2 材料参数和焊接工艺参数42-43
• 4.2.1 材料参数42
• 4.2.2 焊接工艺42-43
• 4.3 试验构件43-44
• 4.4 肋板与底板不垂直的T型构件验算44-46
• 4.5 单肋模型46-48
• 4.6 反变形法控制焊接变形的数值验证48-55
• 4.6.1 焊前反变形计算48
• 4.6.2 数值模拟设置48-49
• 4.6.3 数值模拟温度场结果49-50
• 4.6.4 自由焊接模拟变形结果50-52
• 4.6.5 施加反变形后焊接模拟变形结果52-54
• 4.6.6 两次模拟的变形结果对比54-55
• 4.7 反变形法控制焊接变形的试验验证55-57
• 4.8 本章小结57-58
• 结论58-59
• 参考文献59-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：954804