异种钢熔焊过程的数值模拟
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摘要
焊接是一复杂的物理化学过程，借助于计算机技术，对焊接现象进行数值模拟，是国内外焊接工作者的热门研究课题，并得到了越来越广泛的应用。
本文运用有限单元法(FEM)，对电站锅炉内常采用的G102(12Cr2MoWVTiB)和SUS304(0Crl9Ni9)异种钢熔焊接头的焊接温度场、焊接残余应力场进行了数值模拟，探讨了接头温度场、应力场的分布规律。在阐述有限单元法基本理论和基本推导方程的基础上，以大型有限元分析软件ANSYS作为分析手段，对这类异种钢接头在几种不同焊接工艺条件下的温度场、应力场分布状况进行了动态模拟。通过对运算结果的对比性分析，从降低焊接残余应力的角度出发，提出了这类接头焊接工艺的具体优化方案。本文还通过有关实验，对部分模拟运算结果进行了验证。
Welding is a complex physical chemistry process. With the development of computer science and technology, numerical simulation of welding phenomena has become a hot research topic domestically and abroad and has also been put into wide use.
Finite element method (FEM) is used here to simulate the temperature field and the residual stress field in the dissimilar fusion-welding joint of G102 (12Cr2MoWVTiB) and SUS304 (OCrl9Ni9) that are often used in power boilers. The distribution rule of temperature a
nd stress are also discussed here. The large FEM analysis software ANSYS is used as a method here to simulate the temperature and stress field of this kind of joint in different situations on the basis of finite element theory and fundamental equation. By comparing the results, an optimization project about the welding process of this kind of joint is presented here in the purpose of reducing the residual stress. Some experiments were carried out to verify the simulation results.
本文运用有限单元法(FEM)，对电站锅炉内常采用的G102(12Cr2MoWVTiB)和SUS304(0Crl9Ni9)异种钢熔焊接头的焊接温度场、焊接残余应力场进行了数值模拟，探讨了接头温度场、应力场的分布规律。在阐述有限单元法基本理论和基本推导方程的基础上，以大型有限元分析软件ANSYS作为分析手段，对这类异种钢接头在几种不同焊接工艺条件下的温度场、应力场分布状况进行了动态模拟。通过对运算结果的对比性分析，从降低焊接残余应力的角度出发，提出了这类接头焊接工艺的具体优化方案。本文还通过有关实验，对部分模拟运算结果进行了验证。
Welding is a complex physical chemistry process. With the development of computer science and technology, numerical simulation of welding phenomena has become a hot research topic domestically and abroad and has also been put into wide use.
Finite element method (FEM) is used here to simulate the temperature field and the residual stress field in the dissimilar fusion-welding joint of G102 (12Cr2MoWVTiB) and SUS304 (OCrl9Ni9) that are often used in power boilers. The distribution rule of temperature a
nd stress are also discussed here. The large FEM analysis software ANSYS is used as a method here to simulate the temperature and stress field of this kind of joint in different situations on the basis of finite element theory and fundamental equation. By comparing the results, an optimization project about the welding process of this kind of joint is presented here in the purpose of reducing the residual stress. Some experiments were carried out to verify the simulation results.
引文
[1] Ushio M, Fan D. A method of estimating the space-charge voltage drop for thermionic arc cathodes [J]. J. Phys. D, Appl. Phys., 1994,27(3):561～566
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[3] 魏艳红，刘仁培，董祖珏，不锈钢焊接凝固裂纹温度场的数值模拟[J]．焊接学报，1999，20(3)：199～203
[4] 刘仁培，董祖珏，魏艳红，焊接凝固裂纹数值模拟前处理系统[A]，第十次全国焊接学会论文集(1)[C]，哈尔滨：黑龙江人民出版社，2001．201～204
[5] 魏艳红，刘仁培，董祖珏，焊接凝固裂纹数值模拟后处理系统[A]，第十次全国焊接学会论文集(1)[C]，哈尔滨：黑龙江人民出版社，2001．205～208
[6] 魏艳红，刘仁培，董祖珏，不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析[J]，焊接学报，2000，21(2)：36～38
[7] 刘仁培，董祖珏，魏艳红，不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟模型的建立[J]，焊接学报，1999，20(4)：238～243
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