考虑初始残余应力的薄板焊接屈曲变形分析
发布时间：2022-01-22 06:42
焊接是船舶等大型结构制造中主要的连接方式,而且近年来在材料加工领域中占有十分重要的地位。虽然焊接可以将材料进行永久性的连接,但是在焊接加工过程中,由于材料属性的非线性和温度不均匀的变化等复杂因素,导致焊后结构件内部会存在应力分布以及外表面发生变形,从而出现材料力学性能降低、使用寿命缩短等现象。并且在实际工程中,焊接件在实施焊接前都会经过一系列的热加工和机械加工。如此以来,焊件在焊接前都会存在一定的初始残余应力分布。基于上述研究背景,为了研究初始残余应力对焊接残余应力分布及其数值的影响,本文建立了热轧制成形和焊接制造的有限元模型,探讨薄板在经过热轧制加工后产生的残余内应力对焊接过程的影响。研究中将轧制引起的残余应力继承到焊接预测分析中,开发了三维热-弹-塑性有限元计算程序,基于热力直接耦合法,以板厚为5mm的Q235钢对接焊为例,对其焊接残余应力和变形的预测进行了数值模拟,其中考虑到了金属材料物理性能和力学性能随温度变化的特点。得到了焊接残余应力的分布规律:焊缝周围的金属在施焊过程中,热应力呈压应力分布状态并渐渐增大;冷却过程中,内应力性质发生了转变,即由压应力逐渐减小之后转变为拉应力。...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
焊接应力变形高效计算法分类除了上述方法外，高阶单元及考虑温度截断技术的方法也能达到计算高效率
重庆交通大学硕士学位论文过程称为网格划分。对每个单元内部的求解域上待求，再通过节点或边界将每个单元的结果整合成连续的数转变为分段函数求解[39]。有限元法适用于目前几乎中，网格划分的疏密程度直接影响计算结果，如果想则需要划分越精细的网格单元。有限元法的出现，减间上的过多浪费。又因其原理清晰、操作简便、使用泛应用于焊接模拟领域，在焊接热传导、焊接热弹塑性力学、焊接疲劳分析等方面都可以采用有限元法进行分力变形有限元计算过程应力和变形是温度、相变和热应力耦合作用的结果。三 2-1 所示[28]。
图 2-2 体积元中的热量积累流量都可以用 x、y 和 z 三个坐标轴方向上的元体，在d 时间内，沿 x 方向导入微元体热d = d d dx q y z 体沿 x 方向上的热量：d dd d d d d x x x A q y z 体沿 x 方向上积累的热量为d d( )d d d d d dx x x x x xQ q q A q y z 在 y 和 z 方向上积累的热量分别为 d d dyq x z ，d d d d dz zQ q x y 的热量为：d d (d d d d d d d d d d y z x y y Q Q q y z q x z q
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态相变对10Ni5CrMoV钢焊接残余应力的影响[J]. 王苹,刘永,李大用,方洪渊. 焊接学报. 2017(05)
[2]板料焊接屈曲变形测量[J]. 冯超,梁晋,郭楠,刘烈金. 焊接学报. 2016(07)
[3]TRB板轧制-弯曲-回弹的多工步分析[J]. 张渝,谭键. 塑性工程学报. 2016(03)
[4]固态相变对P92钢焊接接头残余应力的影响[J]. 邓德安,张彦斌,李索,童彦刚. 金属学报. 2016(04)
[5]考虑初期残余应力对Q345高强钢厚板多层多道焊接残余应力影响的数值模拟分析[J]. 杨永春. 热加工工艺. 2015(13)
[6]平板焊接有限元分析过渡型网格自动生成技术分析[J]. 米高阳,魏艳红,占小红,辜诚. 焊接学报. 2015(05)
[7]基于数值计算的切割焊接连续加工残余应力演变过程[J]. 韦智元,刘玉君,李瑞,纪卓尚. 计算机集成制造系统. 2013(09)
[8]纯金属TIG焊熔池等轴晶生长的相场法模拟[J]. 魏艳红,王勇,董志波,马瑞,占小红. 焊接学报. 2011(03)
[9]5A06铝合金焊接残余应力有限元分析[J]. 米国发,赵大为,董翠粉,牛济泰. 热加工工艺. 2010(03)
[10]薄壁冲压件初始应力对焊接热裂纹敏感性影响[J]. 黄逸峰,陆皓. 焊接学报. 2009(02)
博士论文
[1]球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D]. 袁志军.南昌大学 2010
硕士论文
[1]基于ABAQUS平台对铝合金焊接变形和应力的数值模拟及研究[D]. 马锋.重庆交通大学 2016
[2]钢桥构件焊接残余应力的有限元分析[D]. 张松.天津大学 2014
[3]铝硅合金轧制过程有限元模拟及实验研究[D]. 周凯.哈尔滨理工大学 2013
[4]铝合金轧制的有限元模拟分析及实验研究[D]. 武凤玲.哈尔滨理工大学 2011
[5]T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟[D]. 毕艳霞.浙江大学 2007
[6]搅拌摩擦焊残余应力和失稳变形数值模拟预测方法研究[D]. 陈贺静.天津大学 2007
[7]基于CA法的熔池凝固过程模拟初探[D]. 赵军.哈尔滨工业大学 2006
[8]焊接热影响区晶粒生长的蒙特卡罗（MC）法三维模拟[D]. 肖继林.哈尔滨工业大学 2006
[9]薄板焊接过程数值模拟与试验研究[D]. 肖顺湖.广西大学 2005
本文编号：3601727
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
焊接应力变形高效计算法分类除了上述方法外，高阶单元及考虑温度截断技术的方法也能达到计算高效率
重庆交通大学硕士学位论文过程称为网格划分。对每个单元内部的求解域上待求，再通过节点或边界将每个单元的结果整合成连续的数转变为分段函数求解[39]。有限元法适用于目前几乎中，网格划分的疏密程度直接影响计算结果，如果想则需要划分越精细的网格单元。有限元法的出现，减间上的过多浪费。又因其原理清晰、操作简便、使用泛应用于焊接模拟领域，在焊接热传导、焊接热弹塑性力学、焊接疲劳分析等方面都可以采用有限元法进行分力变形有限元计算过程应力和变形是温度、相变和热应力耦合作用的结果。三 2-1 所示[28]。
图 2-2 体积元中的热量积累流量都可以用 x、y 和 z 三个坐标轴方向上的元体，在d 时间内，沿 x 方向导入微元体热d = d d dx q y z 体沿 x 方向上的热量：d dd d d d d x x x A q y z 体沿 x 方向上积累的热量为d d( )d d d d d dx x x x x xQ q q A q y z 在 y 和 z 方向上积累的热量分别为 d d dyq x z ，d d d d dz zQ q x y 的热量为：d d (d d d d d d d d d d y z x y y Q Q q y z q x z q
【参考文献】：
期刊论文
[1]固态相变对10Ni5CrMoV钢焊接残余应力的影响[J]. 王苹,刘永,李大用,方洪渊. 焊接学报. 2017(05)
[2]板料焊接屈曲变形测量[J]. 冯超,梁晋,郭楠,刘烈金. 焊接学报. 2016(07)
[3]TRB板轧制-弯曲-回弹的多工步分析[J]. 张渝,谭键. 塑性工程学报. 2016(03)
[4]固态相变对P92钢焊接接头残余应力的影响[J]. 邓德安,张彦斌,李索,童彦刚. 金属学报. 2016(04)
[5]考虑初期残余应力对Q345高强钢厚板多层多道焊接残余应力影响的数值模拟分析[J]. 杨永春. 热加工工艺. 2015(13)
[6]平板焊接有限元分析过渡型网格自动生成技术分析[J]. 米高阳,魏艳红,占小红,辜诚. 焊接学报. 2015(05)
[7]基于数值计算的切割焊接连续加工残余应力演变过程[J]. 韦智元,刘玉君,李瑞,纪卓尚. 计算机集成制造系统. 2013(09)
[8]纯金属TIG焊熔池等轴晶生长的相场法模拟[J]. 魏艳红,王勇,董志波,马瑞,占小红. 焊接学报. 2011(03)
[9]5A06铝合金焊接残余应力有限元分析[J]. 米国发,赵大为,董翠粉,牛济泰. 热加工工艺. 2010(03)
[10]薄壁冲压件初始应力对焊接热裂纹敏感性影响[J]. 黄逸峰,陆皓. 焊接学报. 2009(02)
博士论文
[1]球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D]. 袁志军.南昌大学 2010
硕士论文
[1]基于ABAQUS平台对铝合金焊接变形和应力的数值模拟及研究[D]. 马锋.重庆交通大学 2016
[2]钢桥构件焊接残余应力的有限元分析[D]. 张松.天津大学 2014
[3]铝硅合金轧制过程有限元模拟及实验研究[D]. 周凯.哈尔滨理工大学 2013
[4]铝合金轧制的有限元模拟分析及实验研究[D]. 武凤玲.哈尔滨理工大学 2011
[5]T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟[D]. 毕艳霞.浙江大学 2007
[6]搅拌摩擦焊残余应力和失稳变形数值模拟预测方法研究[D]. 陈贺静.天津大学 2007
[7]基于CA法的熔池凝固过程模拟初探[D]. 赵军.哈尔滨工业大学 2006
[8]焊接热影响区晶粒生长的蒙特卡罗（MC）法三维模拟[D]. 肖继林.哈尔滨工业大学 2006
[9]薄板焊接过程数值模拟与试验研究[D]. 肖顺湖.广西大学 2005
本文编号：3601727
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3601727.html
