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1、申請上海交通大學(xué)工程碩士學(xué)位論文薄板單面焊接溫度場的數(shù)值分析學(xué)校:上海交通大學(xué)院系：船舶海洋與建筑工程學(xué)院專業(yè)：船舶與海洋工程學(xué)號：1100102076申請人：汪媛媛學(xué)校導(dǎo)師：蔣如宏企業(yè)導(dǎo)師:李剛二○一四年十二月1AthesissubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringNUMERICALSIMULATIONOFONESIDEWELDINGTEMPERATUREFIELDFORTHINPADS
2、chool:NavalArchitecture,OceanandCivilEngineeringDiscipline:NavalArchitectureandOceanEngineeringMajor:DesignandmanufactureofshipandOceanengineeringstructuresCandidate:WangYuanyuanSupervisorⅠ:JiangRuhongSupervisorⅡ:LiGangDec，20142摘要薄板單面焊接溫度場的數(shù)值分析摘要現(xiàn)代造船行業(yè)中，6mm及以下焊接薄板結(jié)構(gòu)被大量地應(yīng)用于船舶上層
3、建筑及一些滾裝船的汽車甲板上。薄板結(jié)構(gòu)的焊接變形是焊接領(lǐng)域亟需解決的一大難題。焊接變形通常是由多種因素共同作用而引起的，而且涉及電弧物理、傳熱學(xué)、冶金學(xué)、力學(xué)等多門學(xué)科，情況復(fù)雜而且難于預(yù)測。隨著近年我國造船業(yè)的快速發(fā)展，靠累積經(jīng)驗(yàn)來控制焊接中的殘余變形的傳統(tǒng)方法已經(jīng)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。因而，我們有必要深入研究焊接變形的原理，從理論上指導(dǎo)焊接生產(chǎn)實(shí)踐。對焊接變形的預(yù)測與計(jì)算始于上世紀(jì)二三十年代，但是，直到計(jì)算機(jī)技術(shù)被推廣普及，大型有限元軟件得以開發(fā)使用，使用計(jì)算方法模擬復(fù)雜焊接過程才成為可能。在制造業(yè),采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以使材料利用率增加25
4、%,生產(chǎn)成本節(jié)省30%,從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到實(shí)際投產(chǎn)的[1]時(shí)間縮短40%，因此，計(jì)算機(jī)模擬為焊接技術(shù)的科學(xué)發(fā)展創(chuàng)造了有力的條件。焊接是一個(gè)局部瞬時(shí)加熱并隨后自然冷卻的熱過程。在焊接過程中，溫度迅速而劇烈的變化不但影響著金屬焊縫的組織，而且對接頭的力學(xué)性能和焊后的殘余變形也有很大作用。因而研究焊接溫度場的變化具有很現(xiàn)實(shí)的意義。本文在研究過程中，運(yùn)用大型通用有限元軟件ANSYS中的熱力學(xué)模塊，基于陶質(zhì)襯墊CO2氣體保護(hù)焊工藝試驗(yàn)實(shí)例，以兩塊等尺寸6（mm）厚鋼板的陶瓷襯墊單面對接平焊工藝作為對比研究對象，進(jìn)行了薄板單面焊接溫度場的三維數(shù)值模擬。在數(shù)值模擬中利
5、用參數(shù)化編程語言(APDL)實(shí)現(xiàn)熱源沿焊縫的移動（第二次焊接從第一次焊接起始位置開始）；采用單元“死生”技術(shù)模擬了多道焊中熔池金屬填充焊縫過程。本文研究了單面焊焊縫多道焊溫度場的三維動態(tài)模擬，建立了可I摘要靠的研究方法，為進(jìn)一步研究應(yīng)力應(yīng)變場及改進(jìn)焊接工藝提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)，促進(jìn)了焊接有限元分析技術(shù)的推廣應(yīng)用。關(guān)鍵詞：薄板焊接變形，單面焊，溫度場，生死單元技術(shù)IINUMERICALSIMULATIONOFONESIDEWELDINGTEMPERATUREFIELDFORTHINPADABSTRACTInmodernshipbuildingindu
6、stry,6mmandunderweldingsheetiswidelyusedinshipsuperstructuresandsomero-rocardecks.Weldingdeformationofthinpadstructureisabigproblemthatneedstobesolve.Weldingdeformationisusuallycausedbythecombinedactionofmanyfactors,butalsoinvolvesthearcphysics,heattransfer,metallurgy,mechanic
7、sandsoonmanydisciplines,complicatedanddifficulttopredict.Withtherapiddevelopmentoftheshipbuildingindustryinourcountryinrecentyears,relyonaccumulatedexperiencetocontrolweldingresidualdeformationinthetraditionalmethodhasfarcannotsatisfythepracticalproductionrequirements.Therefor
8、e,itisnecessarytodeeplystudytheprincipleofweldingdeformation,
