不同焊接顺序下加筋板变形和残余应力的三维有限元研究

摘要

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题,采用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板的焊接过程进行仿真,得到加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明:在4点约束条件下,加筋板横截面的变形为中垂变形,纵筋的变形为中拱变形,方案1的横截面变形更小,方案2的纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力,其中:在近焊缝区表现为拉应力,达到材料屈服强度;在远离焊缝区表现为压应力,达到0.2倍材料屈服强度。加强筋的横向应力峰值出现在起弧端和收弧端,约为0.85倍材料屈服强度;纵向应力峰值出现在焊接起弧端,约为0.30倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置,焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力;在加强筋位置,焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接,且每根纵向加强筋从左向右依次焊接的焊接方案相比其他方案产生的残余应力更小。