基于有限元模拟的细长板焊接应力分析

梅乾龙 ， 权建洲 ， 曾申波 ， 李 冉

（空军预警学院雷达士官学校，湖北 武汉 430000）

随着工业信息化的不断发展，材料的成型技术越来越先进。但是，材料成型中常伴随着应力缺陷以及变形等问题，如细长板工字钢、T形钢角接及细长管对接等常见工件的焊接，焊接应力缺陷一直是难以解决的问题。本研究根据细长板焊接应力的特点类比分析，从温度分布方面利用ANSYS有限元软件分析焊接成型后各处焊接应力的分布，找出温度应力的极值点，从而为后续焊接应力的消除和变形工件的矫正提供理论数据支持。

1 焊接应力的现状

1.1 焊接成型技术中的应力问题

焊接成型主要是指相同或者不同的两部分材料，通过母材部分区域和添加材料（焊材）熔化形成的熔池金属凝固而将这两部分材料刚性连接为一个整体的加工技术[1]。目前的焊接以熔焊为主，比如常见的焊条电弧焊、气保焊、钎焊等，这些焊接成型方式中都伴随着温度的急剧变化，并且焊接的几千摄氏度以上的温度与室温相差较大，这也是造成焊接缺陷和变形的直接原因。常见控制焊接应力的方式主要是材料的焊前加热，焊后处理，这样虽可以轻微地降低焊接应力的形成，但是会增加操作的成本，而且通过肉眼直接观察的应力变化得不到准确应力转折点，盲目地进行应力矫正还会破坏焊缝的质量性。工程应用中特别希望通过对焊接过程温度场的预测，来预测焊接接头的内部应力分布特点，判定何处会产生焊接裂纹，判断焊接变形的严重程度等。……