CO2气体保护焊温度场与焊缝成形的有限元分析.pdf

学兔兔 第 49卷第 14期 机 械 工 程 学 报 VO1．49 N0．14 2013年 7 月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Ju1． 2013 DoI：1O．3901J／ME．2013．14．080 CO2气体保护焊温度场与焊缝成形的有限元分析木 赵 明 罗德通 王海燕 (中国石油大学(华东)机 电工程学院 青岛 266580) 摘要：运用大型有限元软件ANSYS分析CO 气体保护焊接热过程，基于焊接试验结果在前处理器中建立焊缝余高的实体模 型，在求解器中采用生死单元技术处理余高。对比不考虑余高、考虑余高但将熔化极焊接简化为非熔化极焊接、采用生死单 元技术处理余高三种情况下焊接温度场和熔池形状的数值分析结果表明，占母材体积不足 3％的余高对整个焊接温度场分布 有明显影响，尤其是对熔池形状以及高温区的分析精度 。并采用两种方案(调整热流集中参数和采用三维双椭球体积热源分 布模式)进一步提高数值分析精度。通过数值分析结果与焊接试验结果的比较，得出三维双椭球体积热源分布模式可有效提 高薄板熔化极焊接热过程数值分析精度。通过对常规熔化极焊接温度场与焊缝余高的探讨，可为大厚度工件多层多道焊接热 过程的数值分析奠定基础。 关键词：焊缝余高 生死单元技术 高斯热源 双椭球热源 中图分类号：TG444 FiniteElementAnalysisonTemperatureFieldandW eldProfileof CarbonDioxideGasShieldedArcW elding ZHAO Ming LUODetong WANG Haiyan ’ (CollegeofMechanicalnadElectronicEngineering，ChinaUniversityofPertoleum，Qingdao266580) Abstract：ThefiniteelementanalysissoftwareANSYShasbeenappliedtocalculatethethermalprocessinthecarbondioxidegas shieldedarcwelding．The solidmodelofweldreinforcementismadeinPreprocessorbasedon experimentalresults，and the techniqueofelementbirthna ddeaht isusedtodealwiht hteweldreinforcement，whichraetotallytakenas d‘‘ead’’elementsfirstand raeactivatedstepbystepinSolutionProcessor．Comparinghteresultsforthreedifferentcases(wihtoutconsideringtheweld reinforcement，takingaccountofhteweldreinforcementbutsimplifyingtheprocessasanon—consumableelectrodewelding，and adoptingthetechniqueofelementbirthnaddeathtodealwihttheweldreinforcement)，itisofundthathteweldreinforcement，which takesupnomorehtna 3％ volumeofhtebasemeatl，hasagreatinfluenceonthetemperaturedistribution，especiallyonthenumerical naalysisprecisio