屈葵林

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，公路橋梁建設也發(fā)展的越來越好，我國已經(jīng)相繼完成了南京長江大橋、上海長江大橋等項目建設，焊接應力是金屬結構在加工之后留在焊件內部的內應力，焊接殘余應力與變形在一定的條件下會影響到焊件的使用，從而破壞金屬加工的穩(wěn)定性，要想改善薄板的焊接變形問題就需要采取相應的措施，從而延長焊接接頭的使用壽命，本文就基于ANSYS的薄板焊接變形問題進行仔細的研究，希望能為以后該方面的工作提供一些幫助。

關鍵詞：ANSYS；薄板；焊接變形；分析研究

中圖分類號：TG404 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0042-01

21世紀是科技的時代，各種新型技術應用在我國的各個領域中，ANSYS是世界范圍內增長最快的計算機輔助工程軟件，它在機械制造、電場、土木工程、地礦方面都有著一定的應用，同時ANSYS功能十分強大且操作方便，現(xiàn)在已經(jīng)成為國際上最流行的分析軟件，依據(jù)ANSYS有限元理論來對薄板焊接方法進行研究有一定的幫助，焊接是比較復雜的物理與化學過程，在焊接過程中涉及到的參數(shù)很多，通過只憑借工藝試驗來了解焊接過程，成本比較昂貴且費時費力，本文就對基于ANSYS的薄板焊接變形問題進行分析。

1 基于ANSYS的薄板焊接變形研究

1.1 薄板焊接結構

薄板的焊接結構是研究焊接變形中最主要的部分，薄板的焊接結構通常是由多塊縱向拼接的側板以及上側梁組成，上側梁1根，側柱11根，在焊接之后形成的長度主要是10618毫米，薄板的正面總共有36條長焊縫，背面有9條長焊縫，可見其焊接量比較大，這樣就很容易出現(xiàn)焊接變形。對于薄板結構中的有限元模型采用的是四節(jié)點的四邊形，固有應變的加載是將應變值作為初始值加在固有應變區(qū)，還可以相應的簡化模型，在進行實際焊接的時候，應該保證焊接電弧電壓是26V，電流是230A，焊接速度是每分鐘600毫米，焊接數(shù)值模擬中常利用熱源的形式，根據(jù)材料自身的導熱性獲得熱量，有限元模型主要包括溫度邊界條件與機械約束邊界條件，在機械約束邊界條件中主要考慮的是焊接中對焊件的約束。

1.2 基于ANSYS的薄板焊接變形分析

基于ANSYS通用軟件來對薄板進行線性與非線性分析，然后通過線性的計算，讓第一階的屈曲因子小于1，再采用大變形的方式來確定出薄板焊接變形的大小情況，經(jīng)過一系列計算，可以發(fā)現(xiàn)在第一道工序的時候焊接變形比較小，主要是在薄板的兩端。第二道工序產(chǎn)生的變形比較大，第三道工序能讓側板出現(xiàn)一定的變形，其變形數(shù)值為8.8毫米，第四道工序變形主要出現(xiàn)在第一、二跨的上部位置，最大變形能從10.1毫米一直變化到25.2毫米。由于仿真結果只能給出薄板的相對變形情況，并不能反映出跨距內平面度的大小，因此在檢測的時候要保證每平方米的平面誤差不能大于指定值，根據(jù)最小區(qū)域法來對平面度誤差進行分析，也是在將實際平面的距離進行測量的問題。

1.3 不同焊接因素對變形的影響

對薄板變形產(chǎn)生影響的是由于不同的焊接因素，（1）為了降低薄板的焊接變形，可以利用正交試驗的方法，通過選擇較好的生產(chǎn)工藝方案，才分析影響變形的因素，還要充分考慮到焊接的結構參數(shù)，極差大小也能影響指標的主次，通過對極差的分析可以看出板厚、電弧電壓、焊接電流以及焊接速度的極差數(shù)值變化，因此在試驗中各因子對薄板變形的影響順序是板厚、電弧電壓、焊接速度以及焊接電流。（2）對數(shù)值模擬的分析。在溫度場的計算過程中，主要是進行瞬態(tài)的計算，在起弧的時候會有一個很小的時間段來進行初始溫度場的計算，利用ANSYS的APDL語言可以實現(xiàn)熱源載荷移動，并實現(xiàn)移動熱源的加載。通過一些循環(huán)計算也能確保整個焊接過程溫度場的變化，在剛開始的時候內，溫度是不穩(wěn)定的，但隨著焊件的逐漸升溫，焊件就會形成一定的準穩(wěn)溫度場，也就是說焊接上的熱源是不斷移動的，同時焊件上的溫度隨著時間的變化而變化，在剛開始的時間內溫度是不穩(wěn)定的，當焊件不斷升溫之后，焊機就可以形成穩(wěn)定的溫度場，各個點會根據(jù)均衡的溫度沿著焊件方向進行推進。在焊接的過程中要距離焊縫中心線0、5、10、15、20毫米的各點的熱循環(huán)曲線，當焊接的熱源沿著焊接方向移動的時候，焊件上的溫度就可以不斷升高，當?shù)竭_最大值的時候又開始從高到低，不斷隨著時間變化而變化，同時各點的升溫速度是明顯大于冷卻速度的，在冷卻的時候應該保持各點溫度不斷接近于焊件本身的溫度。

2 結語

綜上所述，主要對基于ANSYS的薄板焊接變形進行研究，可以看出，基于ANSYS軟件平臺能夠將移動熱源作為電弧熱輸入模式來進行，并采用適當?shù)臒徇吔鐏頊蚀_的模擬鋁合金薄板焊接過程，利用ANSYS軟件的相應語言，能夠很好的模擬焊接電弧移動加熱過程，從而實現(xiàn)參數(shù)化的編程。對溫度場的動態(tài)過程與焊件上不同的熱循環(huán)進行分析，從而得到焊件溫度場的分布規(guī)律，為以后的焊接應力提供了一定的基礎。相信在眾多專業(yè)人員的共同努力下，未來我國焊接方面將會取得更大的進步。

參考文獻

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[2]林莉莉，石瑩.基于ANSYS的薄壁箱形梁的焊接溫度場分析[J].焊接技術，2014.