固定热源长度对T型接头焊接变形及残余应力精确预测的影响

作者：申超男; 陈相飞; 王江超^*

来源：船舶工程, 2022, 44(11): 132-139.

DOI：10.13788/j.cnki.cbgc.2022.11.22

• T型接头
• 焊接变形与应力
• 热-弹-塑性有限元法
• 固定热源
• 移动热源

用固定热源预测焊接结构的变形与残余应力，相比移动热源可有效地提升计算效率，但热源长度对计算精度的影响少有讨论。对此，以Q235钢T型焊接接头为研究对象，分别采用X射线法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和焊接变形。基于热-弹-塑性有限元分析，采用不同分段长度的固定热源模拟电弧焊过程，获得接头的温度场、应力场和焊接变形，并通过和移动热源模拟结果及试验数据进行比较，验证了固定热源的可行性。最后，讨论了固定热源长度对焊接变形与残余应力计算精度的影响。结果表明，采用移动热源与固定热源模拟焊接热输入均可精准预测中厚板接头的焊接变形，而采用固定热源需合理划定分段长度。当固定热源长度更接近移动热源的瞬态熔池长度时，所预测的变形数值更准确。固定热源长度的缩短，引起描述热源作用所需时间的延长和接头“几何端部效应”加剧，焊缝处纵向残余应力的预测精度降低，对横向残余应力的影响较小。

• 单位
  华中科技大学; 上海振华重工(集团)股份有限公司; 上海振华重工（集团）股份有限公司