資源描述：
《厚板多道焊的焊接熱源校核調(diào)研報(bào)告》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、調(diào)研報(bào)告基于厚板多道焊的焊接熱源校核研究1課題的來源及意義隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)己經(jīng)滲透到焊接的各個領(lǐng)域，在航空航天、軍工、能源、動力等領(lǐng)域，關(guān)鍵部件焊接過程仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對于優(yōu)化工藝過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和消除安全隱患起著日益重要、其至不可替代的作用。焊接數(shù)值模擬的理論意義在于，通過對復(fù)雜或不可觀察的現(xiàn)象進(jìn)行定量分析和對極端情況不尚不知的規(guī)則的推測和預(yù)測，實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜焊接現(xiàn)象的模擬，以助于認(rèn)清焊接現(xiàn)象本質(zhì)，弄清焊接過程規(guī)律。焊接數(shù)值模擬的現(xiàn)實(shí)意義在于,根據(jù)對焊接現(xiàn)象和過程的數(shù)值模擬，可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì),從而減少試驗(yàn)工作
2、量,提高焊接接頭的質(zhì)量。焊接數(shù)值模擬包括以幾個下方面：（1）焊接熱過程的數(shù)值模擬；（2）焊接熔池液體流動及形狀尺寸的數(shù)值模擬；（3）焊縫金屬凝固和焊接接頭相變過程的數(shù)值模擬；（4）焊接應(yīng)力和應(yīng)變發(fā)展過程的數(shù)值模擬；（5）非均勻焊接接頭的力學(xué)行為的數(shù)值模擬；（6）焊接接頭組織變化和熱影響區(qū)氫擴(kuò)散的數(shù)值模擬；（7）焊接結(jié)構(gòu)斷裂初性、疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬。同時隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，焊接模擬技術(shù)的地位變得越來越重要，它不僅能夠有效地提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，還可以節(jié)省火量的時間。有限元法則是焊接模擬技術(shù)屮適應(yīng)電子計(jì)算機(jī)而發(fā)展起來的一種有效方法，它已經(jīng)成
3、功地解決了工程領(lǐng)域中的許多問題，廣泛地用于研宂焊接熱傳導(dǎo)、焊接熱彈塑性應(yīng)力和變形分析、焊接結(jié)構(gòu)的斷裂力學(xué)的分析等。厚板焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑、造船、鍋爐壓力容器等工業(yè)部門。對于厚板的焊接方法人們一般采用電渣焊、多層多道焊（手工電弧焊、埋弧焊、窄間隙埋弧焊、TIG焊、MIG焊等）以及電子束焊。由于設(shè)備等方面的原因，大多數(shù)工廠均采用多層多道焊。焊接變形的種類雖然很多，但各種焊接變形產(chǎn)生的根本原因是基本一樣的，即焊接時的不均勻受熱和局部塑性變形是焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和焊接變形的根本原因。同時，焊接時的各種機(jī)械力也可能使結(jié)構(gòu)發(fā)生物理位移而導(dǎo)致工件變形
4、。準(zhǔn)確地進(jìn)行焊接變形的預(yù)測，同吋利用設(shè)計(jì)和工藝措施來控制或減少焊接變形是人們所期望的。焊接變形的預(yù)測方法很多，歸納起來有經(jīng)驗(yàn)法、解析法以及近年來報(bào)道較多的數(shù)值法。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為有限差分法、有限元分析方法等數(shù)值分析方法所需進(jìn)行的火量計(jì)算創(chuàng)造了條件?？梢灶A(yù)見數(shù)值方法在將來的焊接變形預(yù)測中必將發(fā)揮越來越重要的作用。另一方面，對于面向工程的預(yù)測方法（經(jīng)驗(yàn)法），由于其具有模型簡單、計(jì)算速度快、針對性強(qiáng)、較準(zhǔn)確并丑容易被工程技術(shù)人員掌握等優(yōu)點(diǎn)，也必將得到很好的發(fā)展。焊接熱源具冇局部集中、瞬吋和快速移動的特點(diǎn)，易形成在吋間和空間域內(nèi)梯度都很大的不均勻溫
5、度場，而這種不均勻溫度場乃是進(jìn)行焊接力學(xué)分析的基礎(chǔ)。對于低碳鋼、低合金鋼而言，在焊接加熱過程屮的高溫滯留時間以及溫度從80CTC到500dC的冷卻時間決定Y給定材料焊后的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，而溫度從40CTC到15CTC變化的冷卻時間則是氫的擴(kuò)散及焊接冷裂紋的形成的控制因素。要想準(zhǔn)確預(yù)測焊接殘余應(yīng)力的分布以及焊縫強(qiáng)度等就必須保證焊接熱循環(huán)的準(zhǔn)確性，就需要建立一個好的焊接熱源模型，因此，焊接熱源模型的建立是焊接模擬過程中不容忽視的重要部分。2國內(nèi)外發(fā)展的狀況1962年,丹麥人首次用計(jì)算機(jī)有限差分法進(jìn)行鑄件凝固過程的傳熱計(jì)算，進(jìn)入70年代，更多的
6、國家加入到這個研究行列，并從鑄造逐步擴(kuò)展到鍛壓、熱處理、焊接。我國焊接界數(shù)值模擬研究起步于80年代初，近年來很多的科研單位和個人投入到了這項(xiàng)研究中，并取得了積極的進(jìn)展。2.1焊接熱過程分析焊接熱過程分析包括焊接熱源的人小和分布形式分析、熱物理性能隨溫度變化的影響分析，焊接熔池屮的流體動力學(xué)和傳熱分析，焊接電弧的傳熱傳質(zhì)分析，以及各種實(shí)際焊接接頭形式、焊接程序、焊接工藝方法的邊界條件處理等。利用數(shù)值方法計(jì)算焊接熱過程，為合理選擇焊接方法和工藝參數(shù)以及進(jìn)一步進(jìn)行冶金分析和動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變分析奠定了基礎(chǔ)。焊接熱過程的數(shù)值分析開始于20世紀(jì)70年代。19
7、85年樊丁和M.Ushio在假定電流為高斯分布的條件下，計(jì)算了電弧的壓力場分布規(guī)律，建立了較完善的電弧傳熱傳質(zhì)數(shù)值模型D］;J.J.Lowke采用了一個統(tǒng)一的電弧-電極處理系統(tǒng)對GTAW和GMAW焊接時電極的溫度進(jìn)行了數(shù)值預(yù)測，該二維模型可在任何給定電流、焊接氣體和電極形狀下進(jìn)行分析［2］。文獻(xiàn)［3］首次將電弧看作輻射狀并呈高斯分布的二維熱流作用于工件表面,解決了電弧產(chǎn)熱問題;通過淬液法測試金屬的固相分?jǐn)?shù)隨溫度變化率，得到凝固潛熱釋放率;采用增人熱傳導(dǎo)系數(shù)的方法并考慮熔池A流體流動對整個溫度場的影響，建立了二維焊接凝固裂紋溫度場計(jì)算模型。文獻(xiàn)
8、［4］在ADTNA&T的基礎(chǔ)上，建立了包括網(wǎng)格劃分、材料性能參數(shù)輸入和焊接參數(shù)輸入的輸入模塊,實(shí)現(xiàn)Y參數(shù)的輸入、預(yù)覽等基本功能；同時編制丫時間函數(shù)自動生成模塊，實(shí)現(xiàn)
