厚板焊接残余应力有限元分析(8)

第一章绪论４

型，编制了相应的程序，程序中考虑了材料热物理性能参数随温度的变化以及表面散热的情况，能进行固定热源或移动热源、平板或厚板、准稳态或非准稳态二维温度场的有限元分析。并在脉冲ＴＩＧ焊接温度场以及局部千法水下焊接温度场等方面进行了实例分析。对于三维问题，国内外也是近十年来才刚开始研究。其原因是焊接过程温度梯度很人，在空间域内，大的温度梯度导致严重材料非线性，产生求解过程的收敛困难的和解的不稳定性：在时间域内，大的温度梯度决定了必须在瞬态分析时在时间域内的离散度加大，导致求解时间步的增加。国内上海交通大学汪建华‘蚓【竹１等人和日本大阪大学合作刘三维焊接温度场问题进行了一系列的有限元研究，探讨了焊接温度场的特点和提高精度的若干途径，并对几个实际焊接问题进行了三维焊接热传导的有限元分析。蔡洪能等人在建立了运动电弧作用下的表面双椭圆分布模型基础上研制了三维瞬态非线性热传导问题的有限元程序，程序中利用分析节点热焙的方法对低碳钢（Ａ３钢）板的焊接温度场进行了计算，计算结果和实验值吻合得很好。

１．３焊接应力应变过程的研究历史和发展

焊接过程中应力应变的研究工作始于二十世纪三十年代，但是研究工作只能是定性的和实测性的。五十年代，前苏联学者奥凯尔布洛母等人在考虑材料机械性能与温度之Ⅺ的相互依赖关系的情况下，用图解的形式分析了焊接过程的热弹塑性性质及其动态过程，并分析了一维条件下对焊接应力应变的影响。的热弹塑性性质及其动态过程，并分析了一维条件下对焊接应力应变的影响。六十年代，由于计算机的推广应用，对焊接应力应变的数值模拟才发展起来。１９６１年，．Ｉ姐等人首先利用计算机对焊接热应力进行计算，编制了一套沿板条中线进行堆焊的热应力一维分析程序。１９７１年，～ａ姑编制了可用于分析板平面堆焊热应力的二维有限元程序，后来Ｍ咙脑对它做了重大改进，扩大了这个二维程序的功能，使之可用于对接焊和平板堆焊过程的热应力分析。日本的上田幸雄等人以有限元为基础，应用材料性能与温度相关的热弹塑性理论，导出了分析焊接热应力所需的各表达式。此后美国Ｈ．Ｄ．碰ｂｂｃｒｔ，Ｅ．Ｆ．１酬ｂｈｃｌ【ｉＹｋⅧｍｌｌ【以及美国Ｍｒｒ的ＫＭａｓｕｂｕｏｈｉ等在焊接残余应力和变形的预测和控制方面进行了许多研究工作。

Ａｎｄ哪∞分析了平板埋弧焊时的热应力，并考虑了相变的影响。进入八十年代，有限元技术日益成熟，人们对焊接应力应变过程及残余应力的分布规律的认识不断深入，１９８５年Ｊ∞ｓ∞等人通过大量的数值计算，进一步提高了预测焊缝周围残余分布的精度，同时考虑了定位焊对残余应力分布的影响。Ｊｏ孵ｆｈ对平壁管件焊接残余应力以及回火去应力过程的应力分布情况进行了研究，并探讨了一些调整焊接残余应力的措施。进入九十年代，随着计算机性能的进一步提高，对焊接应力应变的研究更深入。１９９１年Ｍａｈｉｎ等人在研究中考虑了藕合的热应