CLAM钢TIG焊接头温度场和应力场数值模拟

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《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言焊接作为一种重要的工艺方法,广泛应用于各种工程结构中。

然而,焊接过程中产生的温度场和应力分布对焊接结构的质量、性能和使用寿命有着重要的影响。

因此,对焊接温度场和应力的研究具有非常重要的意义。

本文将通过ANSYS软件进行焊接温度场和应力的数值模拟研究,以期为焊接工艺的优化提供理论依据。

二、焊接温度场的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立焊接结构的几何模型,设定材料的热学性能参数,如热导率、比热容等。

同时,设定焊接过程中的热源模型,如高斯热源模型等。

2. 网格划分与边界条件设定对模型进行合理的网格划分,以便更好地捕捉温度场的分布情况。

设定边界条件,包括环境温度、对流换热系数等。

3. 求解与结果分析通过ANSYS的瞬态热分析模块进行求解,得到焊接过程中的温度场分布情况。

分析温度场的变化规律,研究焊接过程中的热循环行为。

三、焊接应力的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立与温度场分析相同的几何模型,设定材料的力学性能参数,如弹性模量、泊松比等。

同时,导入温度场分析的结果作为应力分析的初始条件。

2. 网格划分与约束条件设定对应力分析模型进行网格划分,并设定约束条件,如固定支座等。

这些约束条件将影响应力的分布情况。

3. 求解与结果分析通过ANSYS的结构分析模块进行求解,得到焊接过程中的应力分布情况。

分析应力的变化规律,研究焊接过程中的残余应力分布情况。

同时,结合温度场分析结果,研究温度与应力之间的关系。

四、结果与讨论1. 温度场分析结果通过ANSYS的数值模拟,得到了焊接过程中的温度场分布情况。

结果表明,在焊接过程中,焊缝处的温度较高,随着距离焊缝的增大,温度逐渐降低。

同时,随着时间的变化,温度场呈现出明显的热循环行为。

2. 应力分析结果在应力分析中,我们发现焊接过程中会产生较大的残余应力。

这些残余应力主要分布在焊缝及其附近区域,并呈现出一定的规律性。

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和机械工程的不断发展,焊接作为连接各种金属材料的主要方法之一,其过程和结果的研究显得尤为重要。

焊接过程中,由于局部高温和材料相变,会产生复杂的温度场和应力分布。

这些因素对焊接接头的质量、强度和耐久性有着重要影响。

因此,对焊接温度场和应力的数值模拟研究具有重要的理论和实践意义。

本文将基于ANSYS软件,对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究。

二、焊接温度场的数值模拟研究1. 模型建立在ANSYS中,我们首先需要建立焊接过程的物理模型。

根据实际焊接条件和材料属性,设定合理的几何尺寸和材料参数。

同时,考虑到焊接过程中的热源分布、热传导和热对流等因素,我们采用适当的热源模型和边界条件。

2. 网格划分与求解在模型建立完成后,我们需要对模型进行网格划分。

网格的精细程度将直接影响模拟结果的准确性。

接着,我们设定求解器,根据热传导方程和边界条件进行求解。

通过求解,我们可以得到焊接过程中的温度场分布。

三、焊接应力的数值模拟研究1. 热弹性-塑性本构关系焊接过程中,由于温度的变化,材料将发生热膨胀和收缩。

这种热膨胀和收缩将导致应力的产生。

在ANSYS中,我们需要设定合理的热弹性-塑性本构关系,以描述材料的热膨胀和收缩行为。

2. 应力求解与分析根据热弹性-塑性本构关系和温度场分布,我们可以求解出焊接过程中的应力分布。

通过对应力结果进行分析,我们可以了解焊接接头的应力分布情况,从而评估焊接接头的质量和强度。

四、结果与讨论1. 温度场分布通过ANSYS模拟,我们可以得到焊接过程中的温度场分布。

温度场分布将直接影响焊接接头的质量和性能。

我们可以观察到,在焊接过程中,局部高温将导致材料发生相变和热膨胀。

同时,热对流和热传导将影响温度场的分布。

2. 应力分布在得到温度场分布的基础上,我们可以进一步求解出焊接过程中的应力分布。

应力分布将直接影响焊接接头的强度和耐久性。

基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟

基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟

基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟摘要:随着工业发展,异种高强钢焊接接头在工程结构中的应用越来越广泛。

为了研究焊接过程中接头的温度场和应力场分布情况,本文利用ANSYS软件进行模拟分析。

通过建立三维焊接模型,对不同焊接条件下的接头温度和应力进行了模拟计算,结果表明,在不同的焊接过程参数下,接头的温度分布和应力分布均有所差异。

该研究有助于优化焊接参数和改善接头的焊接质量。

1. 引言异种高强钢焊接接头由于其高强度和耐腐蚀性,在汽车、船舶等工程结构中得到了广泛的应用。

焊接过程中温度和应力的分布情况对接头的性能和寿命具有重要影响。

因此,对焊接过程中接头的温度场和应力场进行模拟分析,对于优化焊接参数和改善接头的焊接质量具有重要意义。

2. 方法本研究利用ANSYS软件进行异种高强钢焊接接头的温度场和应力场的模拟。

首先,根据焊接接头的几何形状和尺寸,建立三维的焊接模型。

然后,根据焊接过程的工艺参数和材料特性,设置相应的边界条件和材料模型。

最后,利用ANSYS软件对不同焊接条件下的接头温度和应力进行模拟计算。

3. 结果与分析通过模拟计算,得到了不同焊接条件下接头的温度分布和应力分布。

在不同的焊接过程参数下,接头的温度分布和应力分布均有所差异。

例如,在焊接电流增大的情况下,接头的温度分布更加均匀,而在焊接速度增大的情况下,接头的应力分布更加均匀。

此外,焊接过程中的冷却速率也会对接头的温度和应力产生影响。

4. 讨论与展望本研究对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析,得到了接头在不同焊接参数下的温度和应力分布。

然而,由于模拟分析的复杂性和计算资源的限制,本研究仅考虑了一些典型的焊接参数和条件。

进一步的研究可以探讨更多的焊接参数和条件对接头性能的影响,以及其他因素对接头性能的影响,如焊接速度、热输入等等。

5. 结论本研究利用ANSYS软件对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析。

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

Vol.24No.4安徽工业大学学报第24卷第4期October2007J.ofAnhuiUniversityofTechnology2007年10月文章编号:1671-7872(2007)04-0384-05T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟丁林,周永涛,李明喜(安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山243002)摘要:基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核。

考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟。

结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零。

关键词:温度场;应力场;应变场;有限元法中图分类号:TG402文献标识码:ANumericalSimulationofTemperatureFieldandStressFieldofT-jointDINGLin,ZHOUYong-tao,LIMing-xi(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,AnhuiUniversityofTechnology,Ma'anshan243002,China)Abstract:Thefiniteelementanalysisoftemperaturefield,stressfieldandstrainfieldduringlaserweldingbasedontheweldinganalysisfunctionofSYSWELDwereintroduced.Moreover,theheatsourceismodifiedwiththetoolsuppliedbySYSWELDsoftware.Thethermo-physicalpropertiesestablishedasthefunctionsoftemperatureweretakenintoconsideration.T-jointweldingofstainlesssteelX5CrNi1810wassimulated3Ddynamically.Theresultsshowceaseingtimeofheat-cycleisincreasedandcoolingvelocityisalsodecreasedwiththedecreaseofweldingvelocity.Withincreaseofdistance,tensilestressistranslatedintocompressivestressandtendstozero.Keywords:temperaturefield;stressfield;strainfield;finiteelementmethod近年来,随着计算机技术和仿真算法的发展、完善,焊接模拟技术变得越来越重要,它不仅能够有效地提高产品的经济效益,还可以节省大量的时间。

T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟

T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟

T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟引言T型接头是一种常见的焊接结构,在工程领域有广泛的应用。

在焊接过程中,温度场和应力场的分布对于焊接接头的质量和性能起着重要作用。

因此,探究T型接头焊接过程中的温度场和应力场分布,在改进焊接工艺和优化接头设计方面具有重要意义。

本文接受有限元数值模拟方法,对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行了分析和模拟。

通过探究接头的材料特性、焊接参数和接头几何外形对温度场和应力场的影响,揭示了焊接过程中的关键问题和挑战。

1. 模型建立与材料特性分析起首,依据实际焊接接头的几何外形和尺寸,建立了T型接头的三维有限元模型。

接头材料的热物性参数、热传导系数和热膨胀系数等材料特性也在模型中思量。

通过对材料特性的分析,可以确定模型中的参数,为后续的数值模拟提供准确的输入条件。

2. 温度场模拟与分析在焊接过程中,热源会加热接头,导致温度提高。

为了理解焊接过程中温度场分布的规律,我们使用了热传导方程来模拟接头的温度场。

依据热传导方程的边界条件和初值条件,可以求解得到接头在不同时间点的温度分布状况。

通过数值模拟,我们得到了焊接过程中温度场的分布曲线。

可以发现,在焊接开始时,温度场的分布不匀称,呈现出高温区和低温区。

随着焊接时间的增加,高温区逐渐扩散并向焊缝两侧挪动,直到逐渐平稳。

这个温度分布的过程对于焊接接头的质量起着至关重要的作用。

3. 应力场模拟与分析焊接过程中的热应力和残余应力是导致接头变形和开裂的主要原因之一。

因此,探究焊接过程中的应力场分布对于理解接头的力学行为和猜测接头的寿命具有重要意义。

我们接受了热弹性力学理论来模拟焊接过程中的应力场。

依据焊接过程中的温度分布和材料的热力学参数,可以计算得到焊接接头中应力场的分布状况。

通过数值模拟,我们发现焊接过程中的应力场分布与温度场的分布有密切干系。

焊接接头在局部区域产生了较大的应力集中,同时沿着焊缝的方向形成了应力梯度。

这些应力分布特征对于焊接接头的破裂和变形具有重要的影响。

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展,焊接技术已经成为一种不可或缺的加工工艺。

焊接过程中的温度场和应力分布直接影响焊接结构的质量和性能。

因此,对焊接温度场和应力的数值模拟研究变得尤为重要。

本文基于ANSYS软件,对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究,以期为焊接工艺的优化提供理论依据。

二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立首先,根据实际焊接工件尺寸和材料属性,建立三维有限元模型。

模型中需要考虑材料的热传导性能、热对流及热辐射等因素。

此外,还需要定义焊接过程中的热源模型,以模拟实际焊接过程中的热输入。

2. 材料属性及边界条件在模型中,需要定义材料的热传导系数、比热容、密度等热物理性能参数。

同时,还需考虑焊接过程中的环境温度、工件初始温度等边界条件。

3. 温度场数值模拟在ANSYS中,采用有限元法对模型进行热分析,求解焊接过程中的温度场分布。

通过设定不同的焊接工艺参数,如焊接速度、电流等,可得到不同时刻的温度场分布。

三、焊接应力的数值模拟1. 模型扩展在温度场数值模拟的基础上,进一步建立应力分析模型。

该模型需要考虑材料的热膨胀、相变等因素对应力的影响。

2. 应力计算在ANSYS中,采用弹性力学和塑性力学理论,对模型进行应力分析。

通过求解应力平衡方程,得到焊接过程中的应力分布。

3. 影响因素分析通过改变焊接工艺参数、材料性能等因素,分析其对焊接应力的影响。

同时,还需考虑残余应力的产生及分布规律。

四、结果与讨论1. 温度场结果分析根据数值模拟结果,可以得到焊接过程中的温度场分布。

通过分析不同时刻的温度场变化,可以了解焊接过程中的热循环规律。

此外,还可以通过对比不同工艺参数下的温度场分布,找出最佳焊接工艺参数。

2. 应力结果分析在应力分析方面,通过数值模拟可以得到焊接过程中的应力分布及变化规律。

分析结果表明,焊接过程中会产生较大的残余应力,这对焊接结构的安全性及使用寿命具有重要影响。

CLAM钢焊接残余应力与变形的三维数值模拟

CLAM钢焊接残余应力与变形的三维数值模拟

线性 瞬 态热 分析 _。在考 虑有 内热源 情况 时 ,三维 热 5 _
传导 微分 方程 式为 : 2 建立 计算 模型 21 基 本假 设 .
( )材料 为各 向 同性 ,密度 恒定 ,其 他热 物性 参 1
收 稿 日期 :20 — 9 0 09 0—3
数随 温度 变化 :
基 金 项 目 :国家 重 点 基 础 研 究 项 目 [7 计 划 ] (0 8 B 18 2 ; 93 20 C 7 7 0 ) 江 苏 大学 科 技创 新 团 队 资助
其 走 向实 际 应用 的关键 技 术 之一 E 而焊 接 温 度 场 13 -。 3 的准确计 算是 焊接 质量控 制 、焊接 冶金 和力学 分析 的
前 提 _。 以 T M 试 验包 层 模 块 中用 到 的对 接 接 头 焊 4 ] B
残余 应力 主要 是 由于焊 接 中的不 均匀 塑性 变形 造
熔 点 的单元 ,而 “ 活 ”低 于熔 点 的单元 。 激
2 计算 模型 的建立 . 2
3 温 度场模 拟 结果分 析
采 取 自底 而上 的建模 方 式 ,即 由低 级组元 逐 步生 成高级组 元 ,首 先依 次生 成点 、线 、面 ,然后 划分 面
网格 ,在 ,Y方 向上 采用 非 均匀 网格划 分 ,再 由面 网格沿 z向拉 伸成 体 网格 ,在 向为均 匀 网格 划 分 。
线 处 残 余应 力分 布 以及 焊 件 的 角 变 形 结果 进 行 了分 析 。 结 果 表 明 :在 设 定 的 焊接 参 数 下 2层 焊 缝 均 处 于 熔 透 状 态 .且 热 源 分 布 关 于 焊
缝 中心 对称 ;横 向应 力 在 起 焊 端 和 止 焊 端 为压 应 力 , 中部 为 拉 应 力 ,纵 向 应 力 均 为拉 应 力 , 而且 模 拟 结 果 与 试 验 结 果 吻 合 较 好 ;盖 面

Ti TiAl钎焊接头应力的数值模拟

Ti TiAl钎焊接头应力的数值模拟

Ti/TiAl钎焊接头应力的数值模拟异种材料连接时在接头处容易产生较大的应力而导致连接强度的下降,对接头的应力分布进行分析有助于我们调整工艺参数以提高连接质量。

本文利用有限元方法分析了采用Ag基钎料钎焊Ti合金与TiAl 时接头在冷却过程中的应力分布情况,并研究了连接温度对应力分布的影响。

结果表明,在钎料与Ti合金和TiAl 的连接界面处均存在一定程度的应力集中,其中钎料与Ti合金的连接界面应力相对较大。

连接温度变化时,应力的分布基本没有变化,只是随着连接温度的降低,最大应力的数值随之减小。

0 序言Ti合金由于具有比强度高,密度低,耐高温等优异的物理性能和化学性能而成为航空航天领域中应用最广泛的材料,而TiAl金属间化合物具有比重轻(约为3.8g/cm3),比强度高,刚性好,抗氧化性能和高温性能好,高温强度高等优点,是具有很大潜力的高温结构材料。

目前国内的生产应用中迫切要求实现这两种材料的连接。

从TiAl连接的研究现状看,目前普遍采用的是钎焊连接方法。

但由于二者在物理性质和力学性能等方面均存在一定的差异,因此焊后冷却过程中容易在接头处产生较大的残余应力。

有限元法是目前工程应用很广泛的分析方法,该方法已经很好的解决了钎焊连接中应力分析问题,本文采用Marc有限元分析软件,对接头的应力进行分析。

1 有限元模型本文采用非线性有限元程序Marc2000作为有限元数值模拟的软件环境,连接试件按规定的尺寸进行加工:TiAl母材被加工成长为120mm,宽为100mm,厚度为3mm的薄板,;Ti合金被加工成底端外径为60mm,顶端外径为80mm,壁厚为5mm,高为30mm的锥形管状件,焊接实际件照片如图1所示。

三维有限元网格划分如图2-a)所示,该模型采用8节点等参三维应力单元。

网格划分过程中忽略了筒型件的锥度而将其考虑为直筒型。

考虑到了钎料对母材的润湿,在有限元网格划分时添加了圆角过渡,从而能够与实际情况更加逼近,图2-b)为网格的放大图。

焊接温度场及应力场数值模拟的研究进展

焊接温度场及应力场数值模拟的研究进展
焊接温 度场 的准 确 计算 或测 量 ,是焊 接冶 金 分析和 焊 接应 力 、应变 热弹 塑性 动态 分析 的前 提 。研
究焊 接温 度场 ,是 以热 传 导为 主 ,并适 当考虑 辐 射和 对 流 的作 用 。A YS NS 热分 析基 于 能量 守恒 原理
的热平 衡方 程 ,用有 限元法 计算 各节 点 的温 度 并导 出其 它热 物 理参 数L。 2 J
关 键 词 :焊接;温度场;应力场;变形;数值模拟
0 前 言
焊接 结构广 泛用 于 海洋 石油 工程 、大 型炼 油化 工装 置 、大 型长输 管道 工程 和 L G 的建 设 中 ,焊 接是 一个涉 及 到 电弧物 理 、传热 、冶金 和力 学 的复杂 过程 ,由于 高度 集 中的瞬 时热 输入 ,在 焊 接过程 中和 焊后将 产 生相 当大 的残余 应 力和变 形 ,影 响焊接 结 构 的制造 精度 、强度 、韧 性和 使用 性 能…。因 此 ,提 高和 保证 焊接 质 量成 为当前 焊接 中 的关键 问题 。传 统 的应 力变 形预 测 ,依赖 于试 验和 统 计基础 上的经 验 曲线或 经验 公 式 ;但 是 ,单纯 的 实验不 能全 面预 测 和分 析焊 接对 整个 结构 的力 学特 性影 响 , 及 客观 评价焊 接质 量 ;而 且 ,只 能用于较 简 单 的构件 和情 况 ,对 于较 复杂 的焊接 结 构就 无能 为力 。 数值 分析 方 法和 计算 机技 术 的发展 ,为解 决焊 接应 力 与变 形 问题提 供 了新 的途径 。焊接 数值 模拟 技 术 ,采用 理 论计算 方 法和 运用 有 限元 软件 在 计算 机上 进 行焊接 过 程 的数值 模拟 ,全面 了解 影 响残余
界外法线的方向余弦 。 初始条件是指: 传热过程开始时物体在整个区域中所具有的温度 为已知值 , 用

镁合金激光_TIG焊接温度场的红外测量与数值模拟

镁合金激光_TIG焊接温度场的红外测量与数值模拟

收稿日期:2005-09-22基金项目:教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET -04-0271);教育部优秀青年教师资助计划镁合金激光-TIG 焊接温度场的红外测量与数值模拟黄瑞生, 刘黎明, 迟鸣声(大连理工大学三束材料改性国家重点实验室,大连 116024)摘 要:以变形镁合金AZ 31B 为研究对象,采用红外热像仪拍摄镁合金激光-TIG 复合热源焊接过程中的焊接温度场,提出一种基于红外辐射测温原理。

并针对红外热像仪的焊接温度场校正方法,采用热电偶验证该校正方法的准确性。

利用数值模拟方法模拟整体温度场。

试验结果表明,实温校正可准确校正试件表面状态一致区域的温度场,而表面校正可消除试件表面状态改变而引起的对温度场分布的影响,结合实温与表面校正方法能准确地校正镁合金激光-TIG 复合热源焊接过程中电弧覆盖范围外的温度场,焊接温度场数值模拟可以比较准确预测并反映整体焊接温度场实际分布。

关键词:镁合金;激光-TIG 复合焊接;温度场;红外;数值模拟中图分类号:TG 403 文献标识码:A 文章编号:0253-360X (2006)10-089-05黄瑞生0 序 言镁合金由于其优良性能而被广泛应用于航天、汽车和电子产品等领域,而高效优质的焊接方法能促进镁合金的广泛应用。

焊接温度场分布决定焊接接头的微观结构及力学性能。

同时,研究温度场对认识热源形式,建立和校正热源模型起关键作用,为数值模拟及焊接过程预测准确性提供依据[1]。

目前,由于红外测温技术具有非接触、不干扰被测温度场等优点,已在各领域得到广泛的应用。

被测表面温度、发射率、粗糙度、杂质、测量角度(辐射测量方向与表面法线间的角度)、测量距离(红外探测器与被测表面距离)、环境温度等因素影响红外热像仪测温的准确性。

当测量角度θ<45°或者表面粗糙度变化不大时,表面发射率基本不变[2,3]。

当测量表面温度远高于环境与大气温度、测量距离L <1m 时,可以忽略环境、大气辐射对红外热像仪准确测温的影响。

钢铝复合轨焊接温度场及应力场数值模拟

钢铝复合轨焊接温度场及应力场数值模拟

102科学技术Science and technology钢铝复合轨焊接温度场及应力场数值模拟黄 倩(中铁建电气化局集团科技有限公司,河北 保定 074000)摘 要:本文分析了钢铝复合轨焊接后温度及残余应力的分布,利用有限元进行仿真分析,采用单元生死技术实现。

数值分析的结果表明:残余应力主要为纵向应力,残余变形主要为纵向变形,最大变形量位于焊缝收弧处,为理论设计提供了指导。

关键词:钢铝复合轨;焊接温度场;焊接变形;残余应力中图分类号:F124 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2020)21-0102-2收稿日期:2020-11作者简介:黄倩,女,生于1987年,汉族,河北定州人,硕士研究生,工程师,研究方向:城市轨道交通供电轨的研制。

接触轨是将电能传输到地铁和城市轨道交通系统电力牵引车辆上的装置,电力的输送是通过车辆集电靴与接触轨的接触来实现的。

早期的接触轨主要是低碳钢材料制造的,北京地铁和天津地铁的第三轨采用的是低碳钢导电轨。

随着城市轨道交通的发展,传统的低碳钢导电轨存在导电性差、重量大、腐蚀严重、成本高等缺点,已无法满足更高的使用要求。

为加大导电轨的一次输电距离、改善受流条件、减小机械磨损和电腐蚀,提高经济和社会效应,目前主要应用为钢铝复合形式[1]。

国内钢铝复合轨主要为焊接式、铆接式和共挤式,并在北京、天津、广州和无锡等地铁线路上得到应用[2]。

焊接式钢铝复合轨主要包括铝轨本体和不锈钢,不锈钢通过焊接连接,实现与铝轨本体的包覆。

本文主要对一种焊接型钢铝复合轨进行焊接数值模拟分析,得到其温度场和应力场的分布,为产品设计提供理论指导。

1 有限元模型建立ANASYS 软件是一个融结构、热、流体、电磁、声学等分析于一体的大型、通用的有限元软件。

焊接温度场、应力场的模拟是运用其热、结构及二者耦合分析功能进行计算,即先运用其热分析功能计算整个焊接过程的温度场,然后将温度场的计算结果作为热载荷进行结构的力学分析,得到应力场的整个动态变化过程[3]。

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文

《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展,焊接技术已经成为一种不可或缺的加工工艺。

焊接过程中的温度场及应力分布情况,对于焊缝的形成、质量及产品的整体性能都具有至关重要的影响。

为了准确了解和控制焊接过程,并优化工艺参数,本文以ANSYS为平台,进行了基于焊接温度场和应力的数值模拟研究。

二、焊接数值模拟的研究背景与意义焊接是一个涉及高温、材料相变和热力耦合的复杂过程。

传统的焊接工艺控制主要依赖于经验和实践,然而,这往往难以精确地预测和控制焊接过程中的温度场和应力分布。

因此,通过数值模拟的方法来研究焊接过程,不仅可以提高焊接质量和效率,还可以为工艺优化提供理论依据。

三、ANSYS在焊接数值模拟中的应用ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件,可以模拟各种复杂的物理现象。

在焊接数值模拟中,ANSYS可以用于分析焊接过程中的温度场、应力场、变形等。

通过建立合理的物理模型和数学模型,ANSYS可以准确地模拟出焊接过程中的温度变化和应力分布。

四、研究方法与模型建立1. 物理模型建立:根据实际焊接件的几何尺寸和材料属性,建立相应的物理模型。

2. 数学模型建立:根据传热学、热力学和力学原理,建立焊接过程中的温度场和应力场的数学模型。

3. 网格划分:对物理模型进行网格划分,以便进行后续的数值计算。

4. 边界条件和材料属性设定:根据实际焊接条件,设定边界条件和材料属性。

五、焊接温度场的数值模拟研究1. 温度场模拟结果:通过ANSYS软件进行数值计算,得到焊接过程中的温度场分布情况。

2. 温度场分析:对温度场分布进行分析,了解焊接过程中的温度变化规律和热影响区范围。

3. 工艺参数优化:根据温度场模拟结果,优化焊接工艺参数,以提高焊接质量和效率。

六、焊接应力的数值模拟研究1. 应力场模拟结果:通过ANSYS软件进行数值计算,得到焊接过程中的应力场分布情况。

2. 应力场分析:对应力场分布进行分析,了解焊接过程中的应力变化规律和残余应力的分布情况。

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究开题报告

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究开题报告

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为
研究开题报告
题目:CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究
一、研究背景及意义
CLAM钢是一种新型的高温结构材料,具有优良的高温力学性能和较好的耐腐蚀性能,广泛应用于核反应堆、航天航空等领域。

然而在实际使用中,由于高温下的力学环境和复杂的工况,CLAM钢焊接接头易受到热应力和热裂纹的影响,导致焊接接头的强度和稳定性问题。

因此,了解CLAM钢焊接接头的高温力学性能和断裂行为对于提高其焊接接头的稳定性和可靠性具有重要意义。

二、研究方法和内容
首先,对CLAM钢进行TIG焊接,制备不同条件下的焊接接头,并进行宏观和微观分析,分析焊接接头的组织结构和相变特性以及可能存在的缺陷和弱点。

其次,利用高温拉伸试验仪对焊接接头进行高温拉伸性能测试,研究其力学性能与温度、应变率和不同焊接条件的关系,得出焊缝区性能与母材性能的差异和变化规律,探究其影响因素和机理。

最后,采用断口分析和金相显微镜分析,探讨焊接接头的断裂行为和机理,分析其强度降低和破坏原因,为CLAM钢焊接接头的设计和加工提供理论支持和技术指导。

三、预期成果
通过对CLAM钢焊接接头高温力学性能和断裂行为的研究,预期能够了解焊接接头的优化设计和加工工艺,提高其高温稳定性和可靠性,并且为其他高温结构材料的焊接工艺优化提供借鉴和参考。

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究中期报告

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究中期报告

CLAM钢TIG焊焊接接头高温拉伸性能与断裂行为研究中期报告摘要:为研究CLAM钢TIG焊焊接接头的高温拉伸性能与断裂行为,进行了相应的实验研究。

本研究采用了TIG焊接工艺,在相应的实验条件下,制备出了CLAM钢焊接接头。

通过高温拉伸实验,测试了焊接接头在高温下的力学性能。

研究结果表明,焊接接头在高温下的拉伸强度、屈服强度、断裂伸长率均有不同程度的下降,断口形貌呈现出韧性断裂的特征。

关键词:CLAM钢;TIG焊接;高温拉伸性能;断裂行为Abstract:In order to study the high temperature tensile properties and fracture behavior of CLAM steel TIG welded joints, corresponding experimental research was carried out. In this study, TIG welding process was used to prepare CLAM steel welded joints under corresponding experimental conditions. The mechanical properties of welded joints at high temperature were tested by high temperature tensile experiment. The results showed that the tensile strength, yieldstrength and fracture elongation of the welded joints decreased to a certain extent at high temperature, and the fracture morphology showed the characteristics of toughness fracture.Keywords: CLAM steel; TIG welding; high temperature tensile properties; fracture behavior一、实验目的通过高温拉伸实验,研究CLAM钢TIG焊焊接接头在高温下的力学性能及断裂行为,为进一步了解CLAM钢TIG焊焊接接头的高温强度提供参考。

316L不锈钢板TIG对接焊温度场及应力场数值模拟

316L不锈钢板TIG对接焊温度场及应力场数值模拟

元焊接时间、 焊接结束时的温度场分布。 图 4a 中最高 3.3.1 焊缝及 HAZ 区域温度曲线
焊接温度达 727.524 ℃, 远高于图 4b 中的 615.677 ℃。
图 5 示 出 了 采 用 telement=2 s 的 焊 缝 单 元 时 间 , 沿
图 4a 显示的温度场分布更为均匀, 同时该计算 AB, CD 路径的焊接和冷却过程中的温度变化规律。
(a) tweld=6 s (telement=2 s)
(b) tweld=6 s (telement=3 s)
12 ·试验与研究·
焊接技术 第 38 卷第 4 期 2009 年 4 月
(c) tweld=24 s (telement=2 s)
(d) tweld=24 s (telement=3 s)
焊接温度场控制方程的热流边界条件为:
(1) 对流换热产生的边界上热流:
qc=αc(T-T0c),
(2)
式 中 : qc 为 热 流 率 ; αc 为 对 流 换 热 系 数 ; T 为 固 体
收稿日期: 2008-10-29
2 有限元计算模型的建立
焊接温度场分析是典型的非线性瞬态热传导问
题。 在焊接过程热弹塑性分析中, 考虑材料热物理性
10 ·试验与研究· 文 章 编 号 :1002-025X(2009)04-0010-05
焊接技术 第 38 卷第 4 期 2009 年 4 月
316L 不 锈 钢 板 TIG 对 接 焊 温 度 场 及 应 力 场 数 值 模 拟
林 波, 周尚荣
(中国工程物理研究院, 四川 绵阳 621900)
摘要: 采用 ANSYS 针对 316L 不锈钢厚板 TIG 对接焊进行了温度场和应力场的数值模拟计算研究。 建立了不锈 钢 厚 板 端 面 焊 接 数 值 模

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

比热
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熔化潜热
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不锈钢焊接温度场的三维数值模拟
董志波 ", 魏艳红 ", 刘仁培 #, 董祖珏 #
( "9 哈尔滨工业大学 现代焊接生产国家重点试验室, 哈尔滨 哈尔滨 #9 机械科学研究院哈尔滨焊接研究所, 摘
和有限元技术的发展,焊接过程三维数值模拟的研 究成为该领域的研究前沿。但是由于焊接过程的复 杂性,焊接过程的三维数值模拟仍只停留在以典型 接头作为研究对象
[ #]
, 在实际应用中仍有较大的局
"]

限性。影响数值模拟技术在实际生产中得到应用的 主要原因是计算时间过长或计算精度不高,这主要 是下述因素造成的: ( ") 焊接结构三维模型中自由 度数目庞大; ( # ) 严重的材料非线性导致求解过程 的收敛困难; ( $ ) 高温区的存在使得控制数值模拟 的精度和稳定性存在一定的困难。

CLAM 钢 TIG 焊接头微观组织及力学性能

CLAM 钢 TIG 焊接头微观组织及力学性能

CLAM钢TIG焊接头微观组织及力学性能承龙1,赵凯1,雷玉成1,朱强1(1. 江苏大学材料科学与工程学院,江苏镇江 212013)摘要:对5mm厚的CLAM钢进行TIG焊,并对填充基体材料和自制9.8Cr2W0.5Ta两种情况下焊接接头微观组织及其力学性能进行了对比。

两组试样经过焊后热处理,对焊接接头进行了显微硬度试验、拉伸试验、夏比冲击试验,并观察和分析了焊缝显微组织。

结果表明:两组试样在焊缝处有硬化的倾向,但在热影响区却发生了软化;随着焊后热处理温度的增加,焊缝处的显微硬度值降低;焊缝金属的抗拉强度比热影响区和母材高;随着焊后热处理温度的升高,焊缝吸收冲击能量增大,经760℃/30min焊后热处理的试样在局部发生韧性断裂;焊缝显微组织主要是回火马氏体和少量δ铁素体组织。

M23C6相是焊缝中主要析出的碳化物,而沉淀在焊缝中的氧化物则会成为裂纹源,应尽量减少氧化物的形成。

关键词:CLAM钢;TIG焊;焊后热处理;M23C6相;氧化物0前言低活化铁素体/马氏体钢(reduced activation ferritic / martensitic,RAFM)具有耐高温、耐腐蚀、抗辐照肿胀以及较高的热物理性能和力学性能,是聚变反应堆第一壁和聚变反应堆包层的首选结构材料[1]。

我国聚变反应堆设计研究人员在充分了解和掌握目前聚变堆设计研究中对结构材料的要求、国际发展趋势及最新研究成果的基础上,设计并研制了具有中国自主知识产权、成分及性能优化的中国低活化马氏体钢(China low activation martensitic, CLAM)。

熔焊被认为是包层构件获得良好质量的关键技术[2]。

为了适应中国聚变堆包层制造的发展要求,赶上国际聚变堆研究形势发展的步伐,适应即将建造的ITER 试验包层模块(TBM)和未来动力示范堆发展的需要,开展CLAM钢熔化焊技术方面的研究是有很必要的。

为此,本试验将选用TIG焊方法对CLAM 钢进行焊接试验研究。

CLAM钢焊接温度场与应力场的三维数值模拟的开题报告

CLAM钢焊接温度场与应力场的三维数值模拟的开题报告

CLAM钢焊接温度场与应力场的三维数值模拟的开题报告1. 研究背景与意义随着船舶、海洋平台等大型钢结构的发展,对于钢焊接温度场和应力场的研究越来越受到关注。

对于海洋平台来说,其工作环境比较恶劣,存在很多复杂的荷载和环境因素的影响,对于钢结构的安全性与可靠性要求非常高。

钢焊接温度场和应力场的研究能够为钢结构的设计、制造、施工、维修以及改进提供基础技术支持,为海洋工程的长期稳定运行提供保证。

2. 研究内容在本研究中,我们将通过数值模拟的方法,对CLAM钢焊接温度场和应力场进行研究。

具体的研究内容如下:(1)建立CLAM钢的热力学模型和材料力学模型;(2)采用数值模拟方法求解焊接过程中的温度场分布;(3)分析焊接温度场对应力场的影响;(4)探究焊接变形及应力的衰减特性。

3. 研究方法与技术路线在本研究中,我们将采用有限元方法进行数值模拟,并在ANSYS软件平台下进行研究。

具体的研究方法如下:(1)建立CLAM钢的热力学模型和材料力学模型;(2)利用有限元方法对焊接过程中的温度场进行模拟;(3)在温度场模拟的基础之上,通过有限元方法求解焊接结构的应力场分布;(4)分析温度场和应力场的变化规律,并探究其相互作用;(5)对焊接变形及应力的衰减特性进行分析和讨论。

4. 预期研究成果通过本研究,我们预期能够获得以下研究成果:(1)建立CLAM钢的热力学模型和材料力学模型;(2)模拟焊接过程中的温度场分布;(3)分析焊接温度场对应力场的影响;(4)探究焊接变形及应力的衰减特性;(5)提出针对焊接工艺中可能遇到的问题的解决方案。

5. 研究意义与创新性本研究将有助于深入了解CLAM钢的物理和力学特性,为提高钢结构的承载力和耐久性奠定基础;同时,研究结果可以为海洋工程的设计和制造提供基础技术支持,增强海洋工程的长期稳定运行能力。

此外,本研究在研究方法和技术上也具有一定的创新性,可以为该领域的研究提供新的思路和方法。

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m e ttc i u n e hn q e,a d d u l l p od h a o r e we e a p id o e h r i h n me ia i l t n o n o b e el s i e ts u c r p l tg g e n t e u rc lsmu a i f i e o tm p r t r n te sfe d n sn l a e l i g a d t e sn l — i d d u l a e l i g o AM e e au e a d sr s l so i ge l y rwe d n n h i ge sde o b e l y rwe d n fCL i
Nu e i a i u a i n o e pe a ur m rc lsm l to n t m r t e and s r s te s
i lso fed f CLபைடு நூலகம்M t e G l se lTI wed
Li uhn Z uQa g , i h 。 J i e Y ceg , h in YnS a , uX n
( S h o o tr l ce c n n i eig Ja gu U i r t , h n i g J n s 10 3 hn ; 1 c ol f ei i ea d E gn r , i s nv s ? Z e j n , i gu2 2 1 ,C ia 2 Ma a S n e n n ei a a
摘要 : 用 A S S的热 一结构耦 合技 术 , 用 A D 运 NY 采 P L参数化 语 言及 生死单 元技 术 , 以双 椭球 热 源作
为 内热源 , C A 钢 T G焊对接 单层 焊 和 单 面双 层 焊 的 温度 场 进 行 了数 值 模 拟. 不 考虑 焊 接 对 LM I 在
s e TG w l it t l I e j ns e d o .Wi ot o s eigp ae hn ea do l cnieigte f cs feiul t s t u cni r h s c a g n n os r f to s a ses h d n y d n h e e r d r
3卷 2
3 2

J UR NA L O F Ji 0 AN G SU UN 1 ERS1 V TY f t r l ce c d t n Nau a S in e E i o ) i
d i 0 3 6 / . s .6 1— 7 5 2 1 .2 0 9 o:1 .9 9 ji n 17 7 7 . 0 0 . 0 s 1
wih te e p rme tlo e . On m i d es ci n o h u fc t h x e i na n s d l e to ft e s ra e,l n iu i a te s i e sl te sn a h o g t d n lsr s s tn i sr s e rt e e
温度场 对材料 相 变影响 , 而仅 考虑 对残余 应 力场影 响的条 件 下 , 以温度场 的计 算数据 为依 据进 行应 力场 的计算 , 并将应 力场 的模拟 结 果与试验 结果进行 比较. 分析 结果表 明 : 焊件 残余 应 力的 实测 值 和模 拟 结果 中残余 应力 分布 比较 吻 合 ; 焊件 截 面上表 面 , 向残 余 应 力在 近缝 区为拉 应 力 , 在 在 纵 且
C A 钢 TG焊 接 头 温度 场 和应 力 场 数值 模 拟 LM I
雷 玉成 ,朱 强 ,尹 莎 新 ,巨
( 汀 苏 大学 材 料 科 学 -I r 院 ,江 苏 镇 汀 2 2 1 ; . 京科 技 大 学 物 系 , 京 10 8 ) 1 j "t _ 仙学 10 3 2 北 北 00 3
t o Sinead.c nl yo e ig eig10 8 ,C ia y f c c n r h o g fB in ,B in 00 3 hn ) e e o j j
A b t a t:ANS h r lsr cu a c u ln e h oo y,Pa a ti De in a g a o, lf d a h l— sr c YS te ma— tu t r l o p i g tc n l g r merc sg L n u g i e— e t ee
i d,t e srs ed b s d o e e au e fed d t sc l u ae fl e h te s f l a e n t mp r t r il aa wa ac ltd. T e r s lso i lto t ta i h e u t fsmu ai n wi h t h o x e i n r o fe p rme twe e c mpae r d. Th u e ia e u t fr sdu lsr s iti u in r l s o sse t e n m rc lr s ls o e i a te s d srb t ae a mo tc n itn o
熔合 区附近达 到 最大 , 而远 离焊缝 处转 变为压 应力 ; 向残余应 力 比较 小 , 横 且均 为拉 应力 ; 面双层 单
焊件 表 面残余 应 力比单层 焊件 的残余 应 力小.
关键 词 : L M 钢 ; 限元分 析 ;温度 场 ;应 力场 ;数值 模拟 CA 有 中图分类 号 : G4 4 T 0 文献标 志码 : A 文章编 号 : 6 1 7 7 ( 0 1 0 0 6 0 1 7 — 7 5 2 1 ) 2— 13— 4
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