基于Marc的焊接過程數(shù)值模擬方法研究與應用.pdf

1、焊接是現(xiàn)代生產(chǎn)中非常重要的一種材料連接工藝，焊縫質(zhì)量的好壞對于結(jié)構(gòu)的安全性能有著非常重要的影響。研究焊接過程的溫度場和應力場將對提高焊接工藝、改善焊縫質(zhì)量、保證焊接結(jié)構(gòu)的強度提供很大的幫助。本文研究的目的就在于通過改進數(shù)值模擬中熱源模型參數(shù)來提高數(shù)值模擬的精度，獲得更準確的焊接溫度場和應力場，并將其應用于實際焊接工藝的改進，為焊接技術(shù)的進步提供指導。
　　本文首先對常用對接焊接接頭的網(wǎng)格劃分方法、熱物理性能參數(shù)的選取以及邊界條件的

2、設(shè)定方法進行了總結(jié);其次對各種熱源模型的特點和應用范圍進行了分析，在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上結(jié)合自己的計算經(jīng)驗提出了一套雙橢球熱源模型參數(shù)選取方法，并用文獻中的試驗數(shù)據(jù)對其進行了驗證，保證了方法的正確性。然后采用這種方法分析對比了考慮材料添加和不考慮材料添加兩種模擬方法對熔池形態(tài)和殘余應力的影響，通過分析得出采用考慮材料添加的模擬方法所得的熔池形態(tài)和焊后殘余應力分布要比不考慮材料添加的模擬方法更合理。
　　在確定了焊接過程數(shù)值模擬方法

3、之后，本文將這套方法應用于實際焊接工藝的改進。首先對勻速焊接過程進行了數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)勻速焊接存在起弧階段焊不透的焊接缺陷，據(jù)此對變速焊接進行了研究，通過降低起弧階段的焊接速度成功解決了起弧階段未焊透的焊接缺陷;然后依據(jù)前人得出的公式計算出了SUS304奧氏體不銹鋼的馬氏體轉(zhuǎn)變溫度Ms，采用數(shù)值模擬方法控制雙層單道焊的焊間冷卻時間，通過控制焊間冷卻時間利用第二道焊對第一道焊縫的二次加熱作用使第一道焊冷卻至馬氏體形成溫度的時間延長，減緩了冷卻

4、速度，從而避免了淬硬組織—馬氏體的產(chǎn)生，這樣可以有效預防焊后出現(xiàn)冷裂紋。最后采用數(shù)值模擬的方法對厚板多層多道焊采用V形坡口順序單面焊和采用X形坡口對稱雙面焊兩種工藝所得焊后變形和焊后應力分布進行了對比。得出采用V形坡口順序單面焊容易產(chǎn)生較大的焊后角變形，且殘余應力大小和分布要優(yōu)于X形坡口對稱雙面焊;采用X形坡口對稱雙面焊幾乎無焊后變形，但是殘余應力大小和分布都不如V形坡口順序單面焊。因此在實際焊接中對于V形坡口順序單面焊要注意控制角變形