焊接温度场的数值模拟与预测研究

发布时间：2017-05-26 12:09

  本文关键词：焊接温度场的数值模拟与预测研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：焊接过程中焊缝区域的温度变化对最终焊缝和热影响区的组织和性能有很大影响，准确的知道温度变化过程是进行冶金分析、应力应变分析和焊接过程控制的前提。随着计算机技术的发展，计算机在焊接研究中的使用越来越普遍，采用有限元分析方法求解焊接过程的温度场变化已越来越受到国内外学者的关注。 本文运用现在比较通用的大型有限元软件ANSYS进行焊接温度场的模拟，并以模拟结果为基础建立焊接温度场数据库和进行焊接温度场的预测。温度场的计算是基于CO_2气体保护焊工艺，以两块等尺寸100×100（mm）的DP590钢板对接焊作为研究对象，进行焊接温度场的三维数值模拟。考虑焊接过程中的再热作用，本文采用两道焊、预制坡口角60°的单面V形坡口的焊接方式。为了更精确的计算焊缝区的温度场同时又能减少计算量，在焊缝和热影响区采用加密的网格。运用参数化编程语言APDL中的循环语句和生死单元技术，控制模拟焊接过程；通过生热率公式计算得到热量并加载到焊缝单元上模拟电弧热输入，真实再现了焊接过程。同时还进行了实际的焊接试验与模拟结果进行对比，模拟结果与试验结果较吻合。 随着模拟精度的提高，模拟结果与实际越来越接近，运用模拟结果数据完整的优势，建立基于数据库的温度场预测成为可能。通过收录以往的模拟结果和预测模型建立起基于数据库的焊接过程数字平台，，运用计算机算法可以预测出其他以前没有的模拟数据。这样既减少了重新做模拟计算的时间和精力，也建立起一个相对母材的全厚度系列的模拟结果库。本研究对工程应用具有重要意义。
【关键词】：数值模拟 DP590双相钢 焊接过程数字平台 温度场预测
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TG402
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 引言7-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 焊接热过程及焊接热循环8-11
• 1.1.1 焊接热过程及其特点8-9
• 1.1.2 焊接热循环及热循环曲线9
• 1.1.3 国内外焊接温度场数值模拟的发展9-11
• 1.2 ANSYS 在焊接有限元分析中的应用11-13
• 1.3 基于数据库的焊接温度场预测的研究现状13-14
• 1.4 本文研究的内容和意义14-17
• 2 焊接温度场理论分析及 ANSYS 软件17-26
• 2.1 焊接温度场数值模拟理论17-23
• 2.1.1 焊接过程传热的基本形式17-18
• 2.1.2 控制方程及边界条件18-19
• 2.1.3 非线性瞬态热传导的有限元分析19-22
• 2.1.4 表面散热22-23
• 2.2 ANSYS 软件介绍23-26
• 2.2.1 ANSYS 的功能23-24
• 2.2.2 有限元 ANSYS 软件的特点24
• 2.2.3 软件的结构24-26
• 3 焊接温度场的数值模拟26-33
• 3.1 焊接温度场的模拟内容26
• 3.2 生死单位技术26-27
• 3.3 建立几何模型和划分网格27-29
• 3.4 边界条件和材料热物性参数29-30
• 3.5 焊接热输入30-32
• 3.6 移动热源处理32-33
• 4 焊接温度场计算结果与试验验证33-46
• 4.1 计算结果及其分析33-40
• 4.1.1 整体温度场分布33-35
• 4.1.2 时间历程温度循环曲线分析35-40
• 4.2 冷却时间对再热温度的影响40-41
• 4.3 焊接温度场测定试验与模拟计算结果分析比较41-46
• 4.3.1 焊前准备及焊接实验41-43
• 4.3.2 实验结果和模拟结果对比43-46
• 5 基于数据库的焊接温度场预测研究46-53
• 5.1 焊接数据平台的建设46-47
• 5.2 预测流程47-48
• 5.3 预测算法48-49
• 5.4 预测结果及分析49-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 附录 A 热分析符号与单位58-59
• 在学研究成果59-60
• 致谢60

【参考文献】

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本文编号：396762