Welding
Technology Vol.41 No.12
Dec.2012
文章编号:
1002-025X(
却
12)12-0005-04
·试验与研究
5
厚板镶合金
MIG
焊焊接残余应力场的数值模拟
吴志生，项全伟，赵
菲，陈金秋
(太原科技大学材料科学与工程学院，山西太原
030024)
摘要:依据候合金焊接特点，针对!O
mm
辱
AZ40M
锐合金和
l
订合理焊接工艺。在进行温度场与残余应力的有限元模拟分析中，考虑材
料物理性能参数随温度的非线性变化，采用生死单元技术及双椭球移动热源模拟焊接过程，用间接法进行相合计算。计算结果表明:
热源经过的焊缝部分温度达到材料熔点，升温降，旦快，远离坪缝部分温度梯度小。焊后横向最大压应力在焊缝两站，最大拉应力在
E
巨
焊缝中心线
30mm
处;纵向最大拉应力在距焊缝中心线
15-35
mm
处，最大压应力在
JH?
焊缝中心线
45-70
mm
处。对最大残余应力区域
的关键点进行分析测量验证，测量结果与计算结果相符，得到的残余应力循环曲线与实际理论相符。
关键词:铁合金
MIG;
数值模拟;温度场;残余应力
中图分类号:
T
G4
04
文献标志码
B
场分析时加上对称的约束即可。其
MIG
焊焊接工艺
。引言
参数依据相关资料
[6]
与工艺试验结合确定，实际焊接
镜合金以其特殊的使用性能成为焊接结构生产中
工艺参数见表
1
。
不可缺少的重要材料，尤其厚板镜合金被越来越多地
表
1
A
Z4
0M
镶合金阳
G
焊焊接工艺参数
应用于国防、能源和建筑等重要国民经济生产中[I]。
但厚板镜合金的焊接性研究存在较多需要解决的问
题是目前为止应用领域较少的厚板镜合金焊接工
艺的研究很少涉及，因而相关资料缺乏;二是厚板镜
合金大多用于大型结构件，对焊接结构的研究多集中
在试验阶段，从而成本较高;三是有限元分析技术在
薄板镜合金的焊接研究中已多有涉及，但缺少对厚板
镜合金的分析验证
[2-
气因此笔者以已成功地应用
于某军工企业的
10
mm
厚
AZ40M
馍合金为研究对
象，采用大型通用软件
ANSYS
，通过间接藕合方式
模拟焊接温度场及影响焊后使用的残余应力，并对其
分析验证。
1
试样及焊接工艺参数
母材与焊丝为同种材料
AZ4
Gr町，属于镜合金中
焊接性较好的一种。由于对接焊的对称性，从焊缝中
心取一侧，尺寸为
240
mmx200
mmx
1 0
mm
，在应力
收稿日期
2012-02-20
基金项目:教育部博士点专项基金
(20101415110002);
山西省
留学基金
(2012-075)
;太原市大学生创新创业专项
基金
(20121016)
2
有限元模拟分析过程
焊接过程实际上就是一个高度非线性的多场搞合
问题。笔者在本文中应用大型通用模拟软件
ANSYS
，
采用间接搞合方法，先进行焊接温度场的数值模拟计
算，得到焊接过程及焊后节点温度变化历史数据后，
在应力场分析时，将上一步得到温度场数据作为热载
荷施加到有限元模型节点上，再加上对称约束、位移
约束及边界条件进行计算
就可得到相应的残余应
力。
2.1
材料热物理性能参数
镜合金的物理性能参数随温度变化而变化。在进
行
MIG
焊焊接时，焊缝区及近焊缝区瞬间温度很高，
温度梯度大，升温降温快。若不考虑材料的热物理性
能参数的变化，模拟计算结果会与实际情况偏差较
大，所以，必须建立材料随温度变化的热物理性能参
数库，在
ANSYS
中给出
AZ40M
镜合金有代表性的几
个温度下的值口较高温度下的值则按线性插值求得，
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weixin_38725119
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