考虑相变影响的焊接残余应力有限元模拟研究

摘要

碳钢的焊接过程往往伴随着相变的发生,由相变引起的体积变化将会影响应力和应变的历程.本论文以Q345钢的焊接为例,采用有限元模拟来研究固态相变对焊接残余应力的影响.通过设置不同温度时热应变的值将相变引起的体积变化等效为热应变.模拟包括考虑相变和不考虑相变两种情况.通过结果可以看到,在两种模拟中焊缝区纵向应力的分布趋势基本相同.但是在不考虑相变的模拟中,在焊缝区和热影响区存在很大的应力,最大值可达427MPa.对于横向应力,相变不仅影响应力的值,并且改变了焊缝中间部分应力的方向.同时用X射线法测量了焊接残余应力.考虑相变的模拟结果与实验结果吻合得较好.因此可以得出结论焊接过程中相变对残余应力的分布具有显著的影响,在有限元的模拟焊接过程中是不能忽略的.