大型结构焊接件热-应力耦合仿真研究

高永豪，李自良，曹 华

(昆明理工大学机电工程学院，云南 昆明 650000)

1 引言

计算机仿真技术国内外现已逐渐成熟，在工程分析中，有限元方法尤为重要，现今当以ANSYS软件为主流，它可以实现多个不同专业领域的工程分析，作为ANSYS本身也有其自身的缺陷，比如在非线性分析中做得还不够完善，如何通过ANSYS来分析非线性的多物理场耦合，在每一个耦合场中都有其自身的特点，为保证计算软件仿真的精度，所需要注意的问题也比较多，在方法上也值得去做进一步讨论。

我国近几年的焊接技术也在迅速发展，焊接具有本身非常多的优点，同时也有它自身的缺点，比如产生裂缝、气孔、焊后残余应力等问题，本文将对焊后残余应力进行讨论，国内外在焊接残余应力的研究上也有很多。

天津大学王震[9]等利用传统的焊接仿真方法研究了板厚6mm对接焊的残余应力分布，像类似薄板为主的残余应力分布，无论是在数值模拟还是实际工程中都已逐渐成熟，而对于大型工程的厚板焊接研究甚少，这是因为厚板焊接仿真所面临的问题比较多，如果按照实际施工过程进行分析，计算时间太长，显然不符合计算机模拟所带来的实际意义。汪建华[2]等利用有限单元法采用传统的计算方法对厚板多道焊的应力和应变特征进行了分析，得到了厚板焊接残余应力的特征，开辟了对厚板焊接仿真研究的道路，为厚板焊接仿真过程提供了方法依据，但此过程计算量相当之大，那么如何解决大型焊接件的热应力耦合仿真过程，是个值得讨论和研究话题。……