1、焊接是一個(gè)涉及電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過(guò)程。焊接現(xiàn)象包括焊接時(shí)的電磁、傳熱過(guò)程、金屬的熔化和凝固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力和變形等。傳統(tǒng)的焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力預(yù)測(cè)依賴于試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)曲線或經(jīng)驗(yàn)公式。但僅從實(shí)驗(yàn)角度研究焊接熱應(yīng)力、焊后殘余應(yīng)力和變形問(wèn)題難度很大，無(wú)前瞻性，不能全面預(yù)測(cè)和分析焊接對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性影響，無(wú)法客觀評(píng)價(jià)焊接質(zhì)量。一旦能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種焊接現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)模擬，我們就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)確定焊接各種結(jié)構(gòu)和材料的

2、最佳設(shè)計(jì)、最佳工藝方法和焊接參數(shù)，這樣就可以達(dá)到節(jié)約成本，提高效率的目的。 本文研究的主要內(nèi)容包括：在計(jì)算過(guò)程中，材料性能隨溫度變化而變化，屬于材料非線性問(wèn)題，高溫屬性利用origin軟件擬合得到。選用雙橢球函數(shù)分布的熱源模型，利用子程序功能實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。建立了焊接瞬態(tài)溫度分布數(shù)學(xué)模型，解決了焊接熱源移動(dòng)的數(shù)學(xué)模擬問(wèn)題。討論了網(wǎng)格大小、焊接速度、焊接電流、電弧參數(shù)對(duì)焊接溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響；通過(guò)生死單元的方法，解決材料的熔化、

3、凝固問(wèn)題，對(duì)焊縫金屬的熔化和凝固進(jìn)行了有效模擬，解決了進(jìn)行熱應(yīng)力計(jì)算收斂困難或不收斂的問(wèn)題。對(duì)焊接過(guò)程產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行了實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)模擬。利用本文模擬分析方法，可以對(duì)焊接過(guò)程的熱應(yīng)力及殘余應(yīng)力進(jìn)行預(yù)測(cè)。針對(duì)X80管線鋼開(kāi)坡口多層焊焊接溫度的數(shù)值模擬，應(yīng)用了ABAQUS中單元生死技術(shù)和FORTRAN語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了多層焊焊接過(guò)程中焊縫填充的動(dòng)態(tài)過(guò)程。利用EB系列臺(tái)式測(cè)量?jī)x及鎳鉻——鎳鋁電偶絲實(shí)測(cè)了接頭的焊接熱循環(huán)情況，與模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)