【《焊接过程中残余应力温度场动态分析案例》1200字】

焊接过程中残余应力温度场动态分析案例1.1焊接过程模拟移动焊接热源经过简化变为一个等效于垂直于运动方向的并且呈现带状的焊接热源，高能量的焊接热源的移动速度达到一定的速度时，施加在焊缝上的焊接移动热源可以被看成带状热源，因此可以将焊接热源等效的看作带状热源，因此可以将焊缝区域划分成很多段，再按照焊接的顺序逐步的加热各段。这样具有在深度方向和垂直焊缝方向体现焊接热源的特点，同时也可按照既定的焊接顺序逐步的进行各段的加热，这样进行数值模拟就可以即体现原热源在深度和垂直焊缝方向的特点。对于相应段的加热，可以将其分解为若干个极小的time,每个time采用相对较大的步距进行计算，大大降低模拟的计算量焊接过程中焊缝区域材料逐渐成形是由应力场单元SOLID185，这种单元具有生死功能，可以通过杀死单元后复活的方式，来模拟焊接过程。在焊接热分析中活的单元与死的单元之间相互的温度交换近乎于0,杀死单元，等到焊道形成时再复活杀死的单元。本次焊接数值模拟过程使用带状焊接热源，规格为3*109j，焊接热源进行15time循环，每个time的循环时间为5秒，75秒完成焊接过程，75秒之后的过程为冷却过程。与现实生活中实际的焊接过程相同，焊道处的材料并不是一直存在的，而是随着熔池逐渐凝固形成的，随着熔池的不断推进，焊接材料逐渐填充成型，直到焊接结束，填充形成焊缝。是由应力场单元SOLID185，这种单元具有生死功能，可以通过杀死单元后复活的方式，来模拟焊接过程。1.2焊接温度场和边界条件在焊接过程中，热源以一定的速度均匀的沿着焊道移动，所以随着焊接热源的运动，焊接温度场也不是一成不变的而是逐渐变化的，在计算模拟温度场时，将绝热边界条件施加给对称面，将散热边界条件施加给其它边界。冷却的阶段考录到辐射和自然散热对流的影响，并且由于焊接过程中采用气体保护，对对流系数以及辐射系数综合成不同的焊接阶段的条件。1.3温度场计算结果焊接温度场模拟数值计算结果从以下两个方面进行分析：1、不同同时间的温度分布示意图图3-12、由于焊缝中心位置的不同而引起的温度变化图3-2从焊接的最开始阶段，由于焊接是局部加热的过程，焊接热源对于母材的温度影响的范围较低，释放的热量还没有完全被母材吸收。但随着焊接热源随焊道逐渐移动，焊接热源的影响范围逐渐加大，焊接热源中心的温度不断地升高，热量由中心到四周不断地发散。75秒时焊接热源加载完成，焊接过程结束后为冷却过程，由于各位置的焊接时间以及吸收热量不同，导致各个位置的冷却时间也不相同，从而导致焊件上各点的温度变化不同，随着时间的推移，焊件逐渐冷却到室温（a）5s温度分布（b）50s温度分布（c）75s温度分布（d）120s温度分布（e）1425s温度分布图3-1温度场准稳态云图（℃）Fig.3-1Quasi-steady-statenephogramoftemperaturefield（℃）以焊缝中心为节点，随着距离的逐渐增加，各点的温度的变化曲线也呈现出明显的不同，在焊接阶段（前75秒）距离焊缝越近温度越高，距离越远温度越低。随后进入冷却阶段各个距离不同的点的位置逐渐趋于一致后冷却至室温。也正是因为的加热和冷却的速率不同，导致膨胀和收缩的不均匀，焊接残余应力从而产生。图3-2距不同焊缝中心位置的温度分布（