热-冶金相互作用下焊接温度场的三维动态有限元模拟

摘要

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是焊后接头力学性能分析的前提条件.材料物理性能参数的非线性以及冷却过程中伴随相变产生的相变潜热均会影响温度场的分布.焊接温度场的准确计算必须建立起准确的热传递和相变计算的数学模型以及符合焊接生产实际的物理模型.文中采用Goldak热源分布模型,其表面上热量是按高斯分布的函数,内部是双椭球函数来表示其分布,并应用SYSWELD软件的校正工具根据具体的焊接工艺和条件对热源进行校正;考虑了各相的热物理性能参数及相变潜热与温度的非线性关系,建立了焊接过程的数学模型和物理模型,实现了热-冶金的耦合分析计算,并以低合金结构钢的堆焊为例,对其温度场进行了三维动态模拟.