多层多道焊温度和热应力场对角变形影响分析

成利强，王天琪，李亮玉，郑 佳

(天津市现代机电装备技术重点实验室(天津工业大学)，天津300387)

Q235具有较高的强度、塑性和韧性以及较好的可焊性，成本低廉，而且焊接时一般不需要进行预热、控制层间温度、后期热处理等工序，具备良好的焊接特性，因此被广泛应用于工程中。多层多道焊接方式具有热输入量小、有效降低缺陷概率等优点［1－2］，在中厚板焊接结构件中得到了广泛应用.但中厚板多层多道焊接过程是一个涉及传热、力学、冶金等多物理场耦合的复杂过程［3－5］，在其焊接过程中，母材和焊缝金属均会经历多次焊接热循环，使得每道焊缝的温度场、热应力场的分布变得非常复杂.同时，在多层多道焊接过程中，由于层－层、道－道、层－道等之间相互影响，导致工件形成极大的温度梯度，从而产生极不均匀的焊接热应力和残余应力，使得工件发生较大的角变形，最终影响构件装配和使用［6－7］.

为减小中厚板多层多道焊接过程中的角变形，揭示焊接角变形机理，近年来，国内外许多研究机构针对焊接过程中温度－应力、温度－流场以及温度－应力－流场等相关物理场开展了耦合场数值计算研究［8－9］.Chong 等［10］模拟了多层多道焊接过程中引起的初始应力对焊接过程中残余应力对焊接质量的影响;杜宝帅等［11］通过考虑坡口形式对热输入分布的影响以及焊缝横断面形状的特征分布，利用ANSYS软件对超细晶钢多层多道焊温度和残余应力模拟运算.Von-mises等效应力在起……