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基于固有应变法筒体对接多道焊焊接变形的预测

作者:admin来源:本网 日期:2018-3-8 10:26:50 人气: 标签:

  徐济进阀门的密封,焊接变形应该严格的控制,选择一个有效的方法准确地预测焊接变形,为焊前阀体的加工提供数据。采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形。对于多道多层焊,轴向变形采用了分层计算的方法,径向变形进行一次计算。与试验测量的结果比较,计算值与测量值比较吻合,验证了固有应变法的准确性及可靠性,为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的依据。

  0序言由于全焊接阀体球阀的最后一道工序是焊接,焊后必须要保证焊接变形不得影响阀芯的转动和阀门的密封。因此,焊前必须对焊接变形进行准确的预测。目前对于焊接变形的估计大多基于经验或简化计算方法,这种简化计算只能用于最简单的板或梁等焊接结构,对稍复杂的焊接结构就无能为力。

  最近发展起来的热弹塑性有限元法从原理上可以解决复杂焊接结构的变形问题,它必须先进行温度场的瞬态模拟,然后再将温度场作为一种边界条件或者载荷应用于力学分析中。这样预测分析虽然能预测焊接的全部力学分析过程,但对于大型焊接结构焊后变形和应力预测,由于计算时间和计算机能力的限制不能实现。因此必须寻找一种既能解决较复杂问题,又比较经济的预测焊接变形和应力的方法。

  基于固有应变理论的有限元法是一种可行而有效的大型复杂结构焊接变形的预测方法。固有应变法就是在焊接时,焊缝及其附近因热膨胀受到周围温度较低金属的拘束,产生大量的压缩塑性应变,冷却后焊缝及其附近存在了残余塑性应变。残余塑变的大小就决定了最终的焊接变形。如果知道了残余塑变的大小,把它作为初始应变置于焊缝及其附近,就可以通过一次弹性有限元分析求得整个构件的焊接变形。20世纪90年代开始,日本研究者把固有应变理论引入热加工过程的应力和变形的研究中使用固有应变法成功地预测了船体上弧形板的变形;ang等人使用个简单的有限元计算模型获得了固有应变,提出了固有应变与最高温度和拘束度的关系。上海交通大学汪建华教授表2 H08MnA的化学成分(质量分数,)Table3焊接工艺参数Weldingparameters焊层焊接电流a电弧电压u/焊接速度v/Cm°s第一层的轴向变形云图Fig. 3结果比较及讨论是轴向变形的计算值与测量值的比较,从图中可以看出,采用分层的方法计算筒体对接多道焊的轴向变形与实测的值非常吻合,而且从变形的趋势来看,也非常地符合多道焊轴向变形的趋势。从计算与测量的值来分析,为了控制全焊接阀体球阀的轴向变形,必须严格地控制前几道焊缝的焊接热输入。

  轮供但轴向变形的计算值和测量值的比较Fg.表4焊接变形计算值与测量值的比较14实测结果2.51.14结论为第一层计算的焊接轴向变形云图。

  为径向变形云图。表4为筒体对接多道焊轴向变形和径向变形计算值与测量值的比较。从表中可以看出,计算值和测量值非常吻合。通过计算值与测量之间的比较,验证了采用基于固有应变理论的有限元法预测焊接变形不仅能够节省大量的计算时间,而且也能够获膣好的可靠性和准确性对于筒体对接多道焊焊接变形的计算,采用了基于固有应变理论分层计算的有限元法。通过焊接变形的计算值与测量值之间的比较,验证了该计算方法的准确性及可靠性。

  通过焊接变形趋势的分析,为了控制全焊接阀体球阀的焊接变形,必须严格控制焊接热输入,尤其是前几道的焊接热输入。

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