大型构件多层多道焊焊接变形数值模拟

发布时间：2017-05-07 14:08

  本文关键词：大型构件多层多道焊焊接变形数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在铁路车辆、船舶、工程机械等行业,多层多道焊焊接被广泛使用,由于这些焊接构件一般尺寸都较大,产生焊接变形后的焊接变形矫正困难,因此如何有效的降低多层多道焊产生的焊接变形就显得尤为重要。 本文针对大型构件多层多道焊焊接变形模拟的技术要点和难点,提出了不考虑相变的热循环曲线法和简化焊道后的固有应变法两种解决方案,其中前一种解决方案主要针对焊道数不多的低碳钢构件的焊接变形模拟,后一种解决方案可以用于焊道数多、结构复杂的大型焊接构件的焊接变形模拟。本文的主要研究内容包括： 1、使用热弹塑性有限元法对标准接头进行了考虑相变和不考虑相变的仿真模拟,在研究了相变对焊接变形的影响之后,提出了针对低合金结构钢材料的不考虑相交的热循环曲线法,并使用该方法对Y25型转向架侧梁的多层多道焊进行了焊接变形的仿真计算,分别对不同焊接顺序、不同焊接方向、不同夹具夹持部位等焊接工艺相关参数下的焊接变形进行了研究,对原有焊接工艺进行了优化。 2、在板厚较大的情况下,通过对反应堆压力容器支座的焊道数进行简化,建立了简化焊道后的焊缝固有应变数据库,并使用该固有应变数据库对支座进行了焊接变形的数值模拟,对焊接变形进行了预测,为后面焊接工艺的制定提供参考。 3、在该次固有应变的计算中,首次采用了ESI公司的VPS求解器,在普通工作站上完成了超过60万节点的计算,为固有应变法的使用和发展开辟了新的道路。
【关键词】：多层多道焊 焊接变形 数值模拟 固有应变法 SYSWELD
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究的背景及意义11-12
• 1.2 焊接数值模拟仿真的研究现状12-17
• 1.2.1 国内外焊接数值模拟发展现状12-15
• 1.2.2 焊接数值模拟面临的技术难点15-16
• 1.2.3 焊接模拟仿真技术的研究方向及发展趋势16-17
• 1.3 焊接变形的产生原因及控制方法17-19
• 1.4 本文研究目的及主要内容19-20
• 第2章 焊接仿真模拟的理论基础20-33
• 2.1 有限元法与SYSWELD软件20-21
• 2.2 热源模型21-26
• 2.2.1 常见热源模型21-24
• 2.2.2 SYSWELD中的热源模型24-26
• 2.3 焊接热弹塑性有限元理论26-33
• 2.3.1 热弹塑性有限元法的理论基础26-28
• 2.3.2 热弹塑性分析的假定28-33
• 第3章 Y25型转向架侧梁多道焊焊接变形模拟33-65
• 3.1 组织转变对低合金结构钢结构的焊接变形影响分析34-43
• 3.1.1 相变对的焊接变形的影响及研究35-37
• 3.1.2 建立几何模型及网格划分37
• 3.1.3 热源的调整与施加37-39
• 3.1.4 约束的施加39-40
• 3.1.5 材料物理性能参数40-41
• 3.1.6 结果分析41-43
• 3.3 多道焊处理工艺43-46
• 3.4 热源的简化及处理46-47
• 3.5 Y25型转向架侧梁的变形模拟47-56
• 3.5.1 转向架侧梁模型的建立48-49
• 3.5.2 材料属性及约束的施加49-50
• 3.5.3 结果的分析50-56
• 3.6 不同焊接工艺对焊接变形的影响56-63
• 3.6.1 不同焊接顺序下的焊接变形56-59
• 3.6.2 不同焊接方向下的焊接变形59-61
• 3.6.3 不同约束部位下的焊接变形61-63
• 本章小结63-65
• 第4章 基于固有应变法的多层多道焊焊接变形模拟65-84
• 4.1 固有应变法理论66-69
• 4.2 多层多道焊的焊道简化69-72
• 4.4 反应堆压力容器支座焊接变形模拟72-83
• 4.4.1 模型的建立72
• 4.4.2 焊接工艺72-73
• 4.4.3 支座焊缝固有应变的计算73-76
• 4.4.4 固有应变的施加方法76-78
• 4.4.5 结果分析78-83
• 本章小结83-84
• 结论84-85
• 致谢85-86
• 参考文献86-90
• 攻读硕士期间发表的学术论文90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈楚,汪建华,罗宇;轴对称热弹塑性应力有限元分析在焊接中的应用[J];焊接学报;1987年04期

2 汪建华,陆皓,魏良武;固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用[J];焊接学报;2002年06期

3 薛忠明,曲文卿,柴鹏,张彦华;焊接变形预测技术研究进展[J];焊接学报;2003年03期

4 陈玉华;王勇;;基于SYS WELD的运行管道在役焊接热循环数值模拟[J];焊接学报;2007年01期

5 徐琳;佘昌莲;周旭春;严仁军;;焊接变形预测的研究进展[J];机械工程师;2006年02期

6 张志伟;;论焊接件变形的结构和工艺分析[J];机械研究与应用;2007年03期

7 王青春;王勇;;焊接应力与变形问题的探讨[J];煤矿机械;2007年12期

8 段连祥;孙浩;;Y25型转向架焊接构架制造工艺[J];机车车辆工艺;2012年05期

9 汪建华，戚新海，，钟小敏，上田幸雄，村川英一;焊接结构三维热变形的有限元模拟[J];上海交通大学学报;1994年06期

10 汪建华，戚新海，钟小敏;三维瞬态焊接温度场的有限元模拟[J];上海交通大学学报;1996年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 蔡志鹏;大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D];清华大学;2001年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 赵锐;焊接残余应力的数值模拟及控制消除研究[D];大连理工大学;2006年

2 李瑞英;基于SYSWELD的三维瞬态GTAW温度场与应力场的有限元分析[D];中国石油大学;2008年

3 刘志毅;X80管线钢环焊缝焊接残余应力数值模拟[D];天津大学;2008年

4 李振江;基于SYSWELD的焊接接头温度场和残余应力场研究[D];北京交通大学;2010年

5 刘焕军;转向架侧梁焊接残余应力与变形的研究[D];西南交通大学;2012年

  本文关键词：大型构件多层多道焊焊接变形数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：349996