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1、第58卷第2期2016年4月汽輪機技術(shù)TURBINETECHNOLOGYV01．58No．2Apr．2016模擬分析不同工藝對環(huán)焊縫殘余應(yīng)力及變形的影響劉長江，宮在龍(哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046)摘要：運用有限元數(shù)值分析方法及雙橢球體熱源模型，通過制定不同的工藝方案，建立簡體與法蘭環(huán)焊縫焊接模型，并對不同工藝方案條件下的應(yīng)力場和變形場進行數(shù)值分析。結(jié)果表明：采用多道對稱焊接，增加焊縫分段數(shù)，避免在剛性薄弱的缺13處起焊，都可以減少法蘭的軸向翹曲變形和徑向變形，降低焊后殘余應(yīng)力，但殘余應(yīng)力和法蘭面徑向變形的減小量并不明顯。關(guān)鍵詞：環(huán)焊縫；數(shù)值模擬；殘余應(yīng)力；變形分類號：T
2、G404文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1001—5884(2016)02-0158-03NumericalSimulationoftheInfluenceofDifferentProcesstoCircumferentialWeldResidualStressandDeformationLIUChang-jiang，GONGZai·long(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Inthispaperthroughtheusingoffiniteelementmethodanddouble—ellipsoidalheats
3、ourcemodel，differentprocessschemewasmade，thenwesetupthegirthweldweldingmodelanddidthenumericalsimulationofthestressfieldanddeformationfieldunderdifferentprocessconditions．Theresultsindicatethatadoptmulti—channelsymmetryweldingorincreaseofweldsectionnumberoravoidweldingintherigidweakgaps，allcouldre
4、ducetheaxialdirectionwarpingdeformationandtheradialdeformationoftheflange，thatalsocouldreducetheresidualstressafterwelding，buttheresidualstressandthedecreaseofflangegradialdeformationwasnotobvious．Keywords：circumferentialweld；numericalsimulafion；residualstress；deformation焊腳高為7．9mm。焊前已完成筋板的裝配，點焊固定。
5、0前言焊接殘余應(yīng)力分布和變形問題一直是影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量和精度的重點問題，一直受到國內(nèi)外研究學(xué)者的廣泛關(guān)注。1’21。焊接殘余應(yīng)力及變形的預(yù)測和控制至今仍是工業(yè)生產(chǎn)中亟待解決的重要課題?！?。近年來，越來越多的學(xué)者開始采用數(shù)值分析的方法研究殘余應(yīng)力及變形場的分布問題、4。?。雖然利用有限元數(shù)值分析方法研究該類問題已經(jīng)逐漸成為一種趨勢，但目前對筒體與法蘭的角接環(huán)焊縫應(yīng)力場和變形場研究較少。本文采用不同的工藝方案，通過有限元分析方法，建立簡體與法蘭環(huán)焊縫模型，研究不同焊接分段數(shù)及焊接道數(shù)等工藝方案對殘余應(yīng)力場變形場的影響，以期獲得一定的規(guī)律指導(dǎo)實際生產(chǎn)。1模型的建立1．1簡體尺寸要求內(nèi)徑(b359
6、4．1mm，壁厚38．1mm，高度2940mm，法蘭厚度57．2mm，筒體及法蘭模型如圖1所示。該模型按產(chǎn)品尺寸進行1：1的建模，用于模擬法蘭與筒體間角焊縫的焊接。O一圖1簡體模型的建立1．2外加約束用壓板固定法蘭在工作臺上，防止法蘭厚度方向移動。壓板與法蘭的接觸形式如圖2所示：圖2壓板與法蘭接觸形式收稿日期：2015．12．26作者簡介：劉長江(1962一)，男，研究員級高級工程師，現(xiàn)主要從事汽輪機和燃?xì)廨啓C材料研究。第2期劉長江等：模擬分析不同工藝對環(huán)焊縫殘余應(yīng)力及變形的影響1592工藝方案本文模擬熔化極氣體保護焊(GMAW)，簡體及法蘭材質(zhì)為Q345R，焊材選用ER50—6焊絲，焊絲
7、規(guī)格(b1．6。采用不同的工藝方案完成焊接模擬。(1)通過模擬4人和8人對稱施焊，討論不同分段對稱焊接方案對變形及殘余應(yīng)力的影響。(2)通過模擬單道和兩道施焊，討論焊接道數(shù)對變形及殘余應(yīng)力的影響。3熱源模型目前現(xiàn)行的熱源模型較多，依據(jù)不同的焊接結(jié)構(gòu)，單多道焊，單雙面焊、焊接方法、電源特性等特點，可以選擇不同的熱源模型，例如高斯模型、橢球模型，雙橢球模型、內(nèi)熱源模型、旋轉(zhuǎn)高斯模型等。本文選用雙橢球模型作為熱源模型。A．Go
