对于斜y型坡口焊接裂纹试验的数值模拟

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1、试验研究斜!型坡口焊接裂纹试验的数值模拟李萌盛，谢霞，王丽芳，高丽华（合肥工业大学材料科学与工程学院，安徽合肥"#$$$%）摘要：以低合金钢&’()*的斜!型坡口焊接裂纹试验为例，利用有限元计算软件+,-!-对几种不同预热温度及不同厚度的试件进行了焊接过程热循环与动态热应力场的数值模拟。首先计算出试件的动态焊接温度场，之后利用温度场的计算结果进行热力耦合分析，得出试件上动态热应力及最终残余应力的分布。通过对各试样计算结果的对比，分析了预热温度与试件厚度改变对试件焊接热影响区冷却速度与残余应力场分布规律的影响。关键词：斜!形坡口焊接裂纹试验；数值模型；温度场；残余应力

2、中图分类号：./&&#；0"1"2"&文献标识码：+文章编号：&$$&314#（5"$$#）&&3$$&43$#!"#$%&’()*&#")(+&,-,./30)&+123$4%(’5&-61$*+789$-63*:$-6，;8<;&(，=>!?7&3.(-6，?>@7&3:"(（-678898:(www.bzfxw.com;<=>?;9-6?=)6=;)@A)B?)==>?)B，C=:=?D)?E=>F?A*+%(’+：.7=!3-9?<.GI=H>;6J?)B.=F<8)<7=98K;998GF

3、<==9&’()*K;F<;J=);F;)=L;MI9=;)@<7=NA(（:?)?<==9=M=)=+,-!-K;FOF=@<8F?MO9;<=<7=7=;<6?>6O9;=F?@O;9F<>=FF8:<7=F;MI9=FO)@=>@?::=>=)<<7?6J)=FF;)@@?::=>=)=7=;;=2N?>F<<7=@G);M?6K=9@?)B<=MI=>;=:?=9@F8:<7=<=F@FK=>=F?MO9;<=@，<7=)<7=<=MI=>;=:?

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5、>=;);9GT=@2B$2C,%D*：!3F9?<;6J?)B<=F<；)OM=>?6;9F?MO9;;=:?=9@；>=F?@O;9F<>=FF斜!形坡口焊接裂纹试验是一种在焊接生产的因素很多，大量的生产实践和理论研究表明，钢种中广为应用的冷裂纹试验方法，此法主要用于评定的淬硬倾向、接头扩散氢含量及分布、接头所承受的碳钢和低合金高强钢焊接热影响区对冷裂纹的敏感拘束应力状态是高强钢焊接时产生冷裂纹的三大主性。该试验根据试件上检测出的裂纹率，评价焊件要因素，这三个因素在一定条件下是相互联系和相材料的冷裂纹倾向，并作为实际焊接过

6、程中确定预互促进的［&］。通过对焊接温度场的动态模拟可以获热温度的依据。但是实际焊接构件的材质及厚度是得焊件上各点的热循环曲线，得出裂纹敏感区域的多样的，要对各种焊件逐一进行不同预热温度及不冷却速度，而冷却速度快慢直接影响到接头淬硬组同厚度下的冷裂纹试验，将耗费大量的人力、物力。织的形成及扩散氢含量的多少。另一方面，焊接过用有限元计算软件+,-!-可以较为方便地定量分程的不均匀加热及冷却所产生的热应力直接影响着析出不同材质、不同厚度、不同预热温度下的焊接动接头的残余应力状态，综合起来，便可以准确评价冷态温度场及焊接热应力分布状况。影响焊接冷裂纹裂纹的形成倾向高低。对

7、于同一钢种使用相同的焊·&4·万方数据第./卷第!!期压力容器总第!1.期接规范和焊接材料，影响冷裂纹的主要因素则是接头的应力状态，而焊件的厚度和预热温度则决定了接头的应力状态。本文以!"#$%为例，通过改变模型的厚度及预热温度来定量比较这些因素变化对接头冷却速度及残余应力分布规律的影响，为冷裂纹倾向的定量分析提供依据，并为“用数值模拟方法取代实际焊接裂纹试验”这一目标的实现奠定基础。!有限元模型的建立!&!建立几何模型图!斜-形坡口焊接裂纹试验用试件形状及尺寸（00）按’()"*+&!—,)《斜-形坡口焊接裂纹试验方法》的规定建立计算几何模型（见图!）。试板长