船用D36鋼多層多道焊角變形規(guī)律的數(shù)值模擬研究.pdf

1、D36鋼作為一種低合金高強(qiáng)度鋼，以其良好的綜合力學(xué)性能和較強(qiáng)的抗腐蝕性能而被廣泛應(yīng)用于造船業(yè)。采用自動(dòng)埋弧焊對(duì)厚板D36鋼進(jìn)行對(duì)接和角接焊時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生較大的角變形。目前對(duì)于角變形的預(yù)測(cè)主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，局限性大且不夠準(zhǔn)確。本文利用材料力學(xué)理論和橫向收縮模型對(duì)角變形預(yù)測(cè)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行理論推導(dǎo)，通過有限元數(shù)值模擬驗(yàn)證理論公式中的影響因素，為D36鋼多層多道焊角變形預(yù)測(cè)的理論分析和工程應(yīng)用提供了依據(jù)。
　　基于橫向收縮力模型和橫向收縮計(jì)算

2、表達(dá)式，利用材料力學(xué)的理論，對(duì)平板對(duì)接接頭多層多道焊和T形接頭的角變形預(yù)測(cè)模型進(jìn)行推導(dǎo)，并獲得了其數(shù)學(xué)表達(dá)式。將T形接頭的角變形分為兩個(gè)部分研究，即在翼板厚度方向上不均勻的橫向收縮產(chǎn)生的角變形以及角焊縫自身收縮引起的角變形。公式表明，對(duì)于平板對(duì)接接頭和T形接頭翼板部分產(chǎn)生的角變形與焊接熱輸入呈正比，與板厚的平方呈反比；而T形接頭角焊縫自身收縮產(chǎn)生的角變形與焊腳尺寸和材料參數(shù)相關(guān)。
　　建立20mm厚平板對(duì)接接頭V形坡口、Y形坡口以

3、及T形接頭的有限元分析模型，通過模擬方法確定D36多層多道焊角變形預(yù)測(cè)公式中的修正系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式；模擬結(jié)果表明，焊接功率和板厚是對(duì)接接頭角變形修正系數(shù)的主要影響因素；而T形接頭角變形修正系數(shù)的主要影響因素是焊腳尺寸和材料參數(shù)。采用Q235鋼對(duì)V形坡口及T形接頭單面焊和雙面焊的有限元模型進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，模擬得到的角變形與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值吻合度較高，驗(yàn)證了模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性，為文中利用有限元模擬的方法分析角變形修正系數(shù)的影響因素提供了依據(jù)。

4、　　建立10mm厚平板Ⅰ形坡口有限元分析模型，獲得正反面角變形關(guān)于熱輸入的曲線，用于預(yù)測(cè)焊接角變形。并研究正反面焊接功率匹配以及定位焊的分布和厚度對(duì)角變形的影響，獲得最佳功率匹配的方式以及最佳定位焊的形式。
　　在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善角變形預(yù)測(cè)表達(dá)式，對(duì)角變形沿板長(zhǎng)方向上的變化規(guī)律進(jìn)行探究，分析角變形沿板長(zhǎng)方向上變化的原因，并通過對(duì)曲線的擬合得到角變形沿板長(zhǎng)方向上的定量表達(dá)式；在熱輸入一定的情況下，對(duì)焊接功率和焊接速度對(duì)角變形的影