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《不同焊接速度下t形接頭焊接溫度場(chǎng)模擬研究》由會(huì)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(kù)。
1、不同焊接速度下T形接頭焊接溫度場(chǎng)模擬研究 摘要焊接速度是焊接的重要參數(shù)，同一種焊接方法下，不同的焊接速度會(huì)影響溫度場(chǎng)的分布。通過有限元軟件ANSYS建立了T形接頭熱分析模型，考慮了材料物理性能隨溫度和相變的影響，焊接熱源采用內(nèi)部熱生成的方法模擬，焊接過程用生死單元模擬。得到并比較了不同速度下的T形接頭焊接溫度場(chǎng)的焊接溫度場(chǎng)。關(guān)鍵詞焊接；數(shù)值模擬；單元生死；溫度場(chǎng)中圖分類號(hào)TG45文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)1674-6708（2013）87-0064-03在焊接中，焊接熱傳導(dǎo)和熱輸入對(duì)冶金過程、應(yīng)力應(yīng)變等都有非常重要
2、的影響。焊接是快速的局部加熱到高溫與快速的冷卻的過程。焊接過程中的溫度和材料熱物理性能參數(shù)會(huì)隨時(shí)間劇烈變化。焊接溫度場(chǎng)是典型的移動(dòng)熱源的模擬分析。1模型的建立1.1有限元模型焊接過程的熱傳導(dǎo)是一個(gè)復(fù)雜的非線性問題，焊接溫度場(chǎng)的模擬屬于瞬態(tài)非線性熱分析，材料為SPV490Q，選用SOLID70單元。焊件尺寸為：底板為100mm×100mm×84mm；壁板為100mm×100mm×20mm。取焊接方向的單元網(wǎng)格長(zhǎng)度為0.5mm。模型忽略熔池流體的流動(dòng)作用。熱物理性能參數(shù)隨溫度變化而變化。1.2焊縫熱源通過單元的內(nèi)部
3、生熱方式模擬焊縫的熱源，載荷的施加通過生熱率實(shí)現(xiàn)，通過生死單元的計(jì)算來模擬焊縫。利用ANSYS的APDL語(yǔ)言編寫的程序來模擬移動(dòng)的熱源，通過循環(huán)語(yǔ)句來實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。把熱輸入量換算成在單位體積、單位時(shí)間上的焊縫單元的熱生成強(qiáng)度，設(shè)熱效率為；電壓為U（V）；電流為I（A）；每個(gè)焊縫單元的體積為V（m3）。設(shè)焊接電流為150A，電弧電壓U為24V，焊接效率取0.75.環(huán)境溫度設(shè)置為20℃。采用TIG焊。2溫度場(chǎng)的計(jì)算與分析焊接溫度場(chǎng)的直觀描述對(duì)焊接工藝的改進(jìn)有一定的幫助。該焊接包括內(nèi)外側(cè)角焊縫的焊接。圖2.12圖2
4、.15依次為V=5mm/s.7.5mm/s時(shí)焊縫中心線（路徑2）各點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)。圖2.13.圖2.16.依次為V=5mm/s.7.5mm/s。時(shí)底板上焊縫中心等距線（路徑1）上各點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)。圖2.14.圖2.17.依次為V=5mm/s.7.5mm/s.時(shí)壁板焊縫中心等距線（路徑3）上各點(diǎn)溫度變化趨勢(shì)。有限元模型及選取路徑如下圖2.11（焊縫中心及熱影響區(qū)取點(diǎn)示意圖）。4下圖為不同焊接速度下處于準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)情況下焊接溫度場(chǎng)的表面溫度場(chǎng)及其對(duì)應(yīng)截面的溫度場(chǎng)：3結(jié)論1）從分析結(jié)果中可以看出其截面的溫度呈均勻的弧形分布
5、，在其他焊接工藝參數(shù)不變時(shí)，隨著焊接速度的增加，熔池的最高溫度逐漸降低，焊縫熔深減小，熔池的長(zhǎng)度和寬度、等溫線的范圍也隨之變??；2）在相同的情況下，焊接速度太小熔池溫度會(huì)很高，溫度過大容易產(chǎn)生局部過熱而燒透。所以通過調(diào)節(jié)焊接速度可以來獲得符合要求的焊接結(jié)果；3）最高溫度隨著焊接速度的增加而變低，各點(diǎn)的溫度變化規(guī)律基本沒有差異，冷卻速度小于升溫速度。焊縫中心等距線上與焊縫中心線上的變化規(guī)律基本一致，離焊縫越遠(yuǎn)的地方溫度的最高值越小。參考文獻(xiàn)[1]張書權(quán)，王仲鈺，代禮，等.基于SYSWELD的T型接頭溫度場(chǎng)的數(shù)值模
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