2。2。2 焊接变形测量 9

2。3焊接残余应力测量 10

2。4 试验结果分析 12

2。4。1 残余应力结果分析 12

2。4。2 角变形结果分析 13

第三章 有限元模型的建立 15

3。1 ANSYS有限元软件 15

3。2 有限元法简介 15

3。3 选择热源模型 16

3。4 建立几何模型 17

3。4。1 划分网格 18

3。4。2 边界条件 19

3。5 计算流程图 20

3。6 材料参数 21

第四章 模拟结果及分析 22

4。1 温度场模拟结果 22

4。2 二维模型计算结果 25

4。3 三维模型结果与试验结果比较 26

4。4 二维与三维模型应力云图比较 29

4。5 变形模拟结果 31

结  论 33

致  谢 34

参考文献 35

第一章  绪论

1。1 课题的研究背景及意义

焊接最大的特点是局部从低温快速加热到高温，之后快速冷却。焊接过程中的物理现象包括焊接时的金属的熔化和凝固、焊接应力和变形、传热、电磁、冷却时的相变等，在控制好所有这些因素的情况下，可以得到一个高质量的焊缝。厚板是焊接结构生产中不可缺少的重要材料，广泛应用在火电，水利，造船，桥梁等行业的大型焊接结构中。近些年来，我国在大型焊接钢结构的开发与应用方面达到了较高的水平，例如在水电建设方面，长江三峡水电站建立了世界最大的水轮机转轮；在建筑方面，上海的摩天大楼金茂大厦采用了焊接钢结构框架[1]；在航空航天方面，由大型不锈钢整体焊接结构建成了国内最大的空间环境模拟装置等等。论文网

在建造大厚板焊接结构的过程中焊接过程是必不可少的。然而在焊接过程中，由于构件局部不均匀的热输入，将可能会导致严重的焊接残余应力与变形。

焊接时产生的焊接变形的会造成构件形状的变异，承载能力降低和尺寸精度下降，如果变形处在工作载荷作用下，所引起的应力集中现象和附加弯矩可能会导致焊接结构早期失效[2]。焊接变形的产生是不可避免的，不过可以通过相关的措施来降低焊接的变形量。在结构设计上可以通过合理布置焊缝的位置、尽量减少焊缝的数量、选用最小的焊缝尺寸来减小焊接变形；在工艺上可以采用刚性固定法、预留收缩余量法、反变形法等来降低焊接变形。焊接变形的影响因素非常复杂，因此很难准确的掌握其中的规律，目前为止，焊接工作者在对焊接变形问题的处理上，通常还是以经验为主[3]。文献综述

残余应力的存在可能直接或间接地降低构件的承载能力，还将影响到结构的加工精度和尺寸的稳定性。降低焊接残余应力的方法可分为焊前采取措施和焊后处理两类。焊前可以优化设计，在结构设计方面，结构尽量简单、尺寸合理、材料厚薄变化均匀等；在工艺设计方面，尽量减少焊接接头数量、焊缝间保留足够距离、避免焊缝交叉、焊缝要尽量远离高应力区、焊前预热等都可以有效降低残余应力。焊后可以通过热处理消除法、拉伸消除法、机械振动法和爆炸消除法等来消除残余应力[4]。工程生产中焊接残余应力的控制与消除通常需要花费大量工时，如果可以系统的掌握焊接残余应力的规律，就可以在设计加工时合理地控制，从而避免有害残余应力的存在，这具有重要工程意义[5]。