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    巴氏合金搭接接头焊接残余应力与变形的模拟
    作者:巴氏合金 发布日期:2015-9-22 9:14:54  点击:1603

      巴氏合金搭接接头焊接残余应力与变形的模拟,近年来,随着计算机技术的发展及有限元理论的日臻成熟,有限元计算方法在焊接领域的应用也越来越普及。国内外学者对薄板搭接接头焊接残余应力的有限元模拟做了一些研究。周口环宇金属科技有限公司基于有限元分析软件,以巴氏合金为研究对象,开发了使用于巴氏合金薄板焊接接头的焊接残余应力与变形的有限元计算方法。计算并分析了其焊接温度场及焊后残余应力与变形情况,为巴氏合金薄板搭接接头的焊接温度场、残余应力与变形的进一步分析提供理论依据,促进有限元分析技术在焊接中的应用。

     

    巴氏合金焊接接头

     

      一、焊接过程物理模型的建

     

      1.三维有限元模型的建立

     

      以搭接接头焊件为研究对象,焊缝为角焊缝。母材为巴氏合金,焊件尺寸为:试板1为200mm*100mm*2mm;试板2为200mm*100mm*2mm。焊接方法为MIG焊,焊接电流140A,焊接电压10V,焊接速度为2mm/s。在分析中,采用热-力顺序耦合来进行有限元分析,有限元计算模型及网格划分,采用三维八节点六面体单元来计算温度场和应力场,模型中节点总数为28381,单元总数为17600。网格划分时,为平衡考虑计算精度和计算时间的问题,在巴氏合金焊缝及其附近区域有限元网格划分得较密,而在远离焊接区域网格划分得相对较稀。

     

      2.力学模型

     

      在巴氏合金力学计算模型中,以温度场的计算结果作为热载荷加载到热-弹-塑性有限元模型中进行焊接残余应力和变形的计算。由于巴氏合金材料的加工硬化效果不明显,所以忽略了加工硬化的影响。设定的力学边界条件用来防止巴氏合金模型发生刚位体移。

     

      二、数值模拟结果及分析

     

      在距离巴氏合金焊缝中心不同的点,焊接热循环曲线不同。离巴氏合金焊缝越近的点,加热速度越快,峰值温度越高,冷却速度也较快。在巴氏合金搭接接头处焊接残余应力存在一定的波动,且纵向残余应力的峰值明显大于横向残余应力的峰值。明显看到搭接的两个巴氏合金试板呈现出不同的变形特征,这可能是由于两个巴氏合金试板不在同一水平线上所致。

     

      周口环宇金属科技有限公司基于有限元分析软件,开发了用于模拟巴氏合金薄板搭接接头温度场、应力场和应变场的热-弹-塑性有限元计算方法。结果表明,应力分布在巴氏合金接头处出现一定的波动,这是由巴氏合金搭接接头的接头形式决定的。与此同时,由于巴氏合金薄板的刚度小,焊件产生较大的变形,且两边的巴氏合金试件呈现出不同的变形形式。

     

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