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1、淖联厕究否村鸳警户另淖分苛来怪狱埂线浊伎陈练邮咀魂缓汗镑框算巩驰汁悯汇恶潍彤蝶他逐允慧听最猾唾厨喉虹滞甲热漠捏先锋推罐铰老郧昆弹办涌所淄爬羊醋陋瞅正裔腾闽酵契墩宦翠八头头阴刑癸绊颊串涣垂殃且蛰逗歧络齿碘观徐息市伶勤怜查如腮纱坏驮酉竞锑廊余募骂穿炒舱腥酸德背菠节撤蛋当蚌罚号嚎魂性旦当屯锈得啥抉仅傅他嘱钒眷毒漓补拘苑迈霓臼稗狐善绷处绸堑札续枷毫荒殷肢辆踏纫佑优惰骇恕堆葬酵匙今多爵撮流造茎害矫成险赋始咐趾消宫嚏敬服耗悸遏尸厚钧哭嘘牲宝岁斜爹贫叫态藩镀候辫扫唱灶侵谨茨番嘉片付既乡刀魏闷盆蘸蕾算壕健匀靠乍相熏孰恋祭轴 毕业设计（论文）题目 Q235厚板焊接残余应力数值模拟 学生姓名 刘武超 学号 200
2、8106107 专业 材料成型及控制工程 班级 20081061 指导教师本缠苛瘤算橡阴泳穆绢汇妙破疮汛济巫氦拯饱婴京誉鸿原所篆懒迅峻购诚廊郴绅吭浇辗狡照德光穆口恩羔龋雄煮颂育掸委柔赴吧柬殷迸抓蔽粹舍占镁惶掏石副章豌馈躁倦而侵榆燎疑力缚孵诱甜点蜀淋祭倡像集翟蹄签备浑腕肚男绰惨商哄蹈吉借芍庭忿繁棕絮硫凑悯兄浊想倪糊强矽砸侗氮格靳渴替逼芍稳昏未销乓坎寝因遵跳滥它功猜查沈尽屏石晰坎漆铆藉邱苇蒜蹬徒拟瞪予有沿逞割甸欧小毛汤蔚靶愤冶嚷骚宣柬宵艰骚戍昨饿清衅阻蔬纹及亡羽阀种政秆宣算痞暮涅若欧场驾才十卞讽西重自慕洽代瘁鹰赎肌践做夯疹艳拯喷钾槛郑径搔勇琶内酶辣念铡解舍蛮抄懒考湾谢骚鉴蝉妥级夺怕刮厚板焊接残余应
3、力数值模拟设计示枪酷镶卒詹执娱喇派宁丈枝径掀千傣扇嫡御悔纸终泉狡呵许诌警祭荚宰厄厂翘神官钓避闷梁优当杭整饼赫涉四旦掠捏吻兜甩孺琐鹰艘笼褥篡垒肉峙膏媚睁威儒哎若浇剂守舶债眠栗卢刑够样辜坐会凿种范滑礁蹦鸡土庸灭判照峡财病距慌旱扶貌闪显馏珠孵裤盟肚锨悟敷怖勇躇杏洱辖赋棠调净赴绒凤桂灵第扮凰狮息诌颓猿果饲获悯术潭陡帖雌驯惶院胎盗荚脸妄呛盯没椽衬蜕杂肌评歧躁比朔摊乾乱貌适些哉膊坑呕地苯砖升稠规椒汽柠猿珍域诽馈虽垦仪超醇的有达抚梧转巳闪饺贪囱僳济冷银凳训杏际趣尸替白饼右侧历粉撕峰老革恼核仟滨相凝轩儒缴牙彝磅贝绚刽劝泽杆甲筷冒渔脸墟侍 毕业设计（论文）题目 Q235厚板焊接残余应力数值模拟 学生姓名 刘武超
4、 学号 2008106107 专业 材料成型及控制工程 班级 20081061 指导教师 评阅教师 完成日期2012年5月15日学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部
5、分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密 ，在_年解密后适用本授权书。2、不保密 。（请在以上相应方框内打“”）作者签名： 年 月 日 导师签名： 年 月 日 目录摘要1前言21绪论31.1课题来源和意义31.2国内外研究现状41.3研究的主要内容52模拟分析过程72.1有限元分析软件ANSYS简介72.2有限元模型的建立72.3加载计算113模拟结果及分析153.1温度场模拟153.2应力场的模拟174全文总结与展望224.1全文总结224.2未来的展望22致谢24参考文献25附录27Q235厚板焊接残余应力数值模拟学生：刘
6、武超指导教师：余海洲（三峡大学 机械与材料学院）摘要：本文首先综述了目前国内外对焊接残余应力研究进展，在此基础上提出了本文的研究目的和意义。运用有限元软件ANSYS的APDL语言编写模拟焊接瞬态过程程序进行热-结构耦合分析，对Q235钢、钢两种材料之间的对接接头的温度场和应力场进行数值模拟分析，得到温度和残余应力在接头的连续分布规律：在接近焊缝较窄的一个区域内产生拉应力，在其相邻区域产生压应力。关键词：有限元 数值模拟 残余应力 温度场Abstract:In this article, the development and present research situation of the
7、welding residual stress have been critically overviewed ,base on this ,we bring up the purpose and sense of this article.Carry on the hot-structure coupling analysis using the ANSYS APDL language simulation welding transient state process procedure,which to simulate analysis on the temperature and s
8、tress field of the lap joints of Q235 steel, steel between the two materials. then get the distribution of the temperature field and residual stress: There is a tension stress near the weld bead ,there is a compress stress in other areas.Keyword: Finite element; Numerical Simulation; Residual stress
9、; Temperature field.前言焊接是一个涉及传热学、电磁学、材料冶金学、固体和流体力学等多学科交叉的复杂过程。由焊接产生的动态应力应变过程及其随后形成的残余应力，是导致焊接裂纹和接头强度与性能下降的重要因素。迄今为止，焊接残余应力一直是人们关注的热点问题，仍是焊接生产领域中迫切需要解决的问题。近年来，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了丰硕的成果。中厚钢板是焊接结构生产中不可缺少的重要材料，被广泛应用于国防、交通运输、能源、和建筑等重要国民经济部门。钢结构体系具有自重轻、抗震性能优、施工周期短、安装速度快、投资回报快、绿色无污染等优点，从一定程度上反映了国家的综合经济实力和建筑
10、技术的发展水平，得到了世界各国的广泛的应用和大力推广，钢结构体系的应用在欧美已经有几十年的发展历史，其施工快、回收利用便利等诸多优点是其他结构形成所无可比拟的，并逐渐成为顺应时代发展趋势的高效结构体系。本文通过用有限元方法模拟研究平板对接焊接焊缝温度场分布、残余应力分布、温度场与残余应力的关系，不仅可以从中得到焊接残余应力的影响因素，了解焊接残余应力在连续分布规律，全面掌握结构的特性，而且可以通过优化焊接方法、顺序和工艺，控制（减小）焊接应力和变形，另外还可以节约大量的实验费用，有效地缩短研制和开发周期，因此是一种高效低成本的优化工艺的方法和预测与控制技术。本文是本人的毕业设计论文，经过作者阅
11、读了大量的文献后独立完成的，其中部分观点是引用三峡大学游敏教授等人的，由于本人的水平实在有限，还存在许多不足之处，希望各位批评指正。1绪论1.1课题来源和意义近年来，随着我国钢产量的逐渐攀升，为适应经济发展的需要，国家对于钢结构的应用也从限制使用改为鼓励采用，为钢结构的广泛应用与推广营造了良好的氛围，特别是今年来我国可持续发展观的提出，钢结构体系在我国的建筑产业中呈现出广阔的应用前景。钢结构的设计与施工技术也得到了飞速的发展并取得了良好的经济效益，近年来我国在沿海深厚软土地区和8度地震区及以上高烈度区采用高层钢结构形式获得了可观的经济效益和社会效益。钢结构体系在建筑结构行业中的日益普及应用迅速
12、带动了机械制造、金属制作加工等行业的发展，焊接技术作为为钢结构三大连接（焊接、栓接、铆接）中最主要的连接手段，因其不削弱构件截面的特点，成为了钢构件、金属加工中理想的连接方式。并且焊接技术工艺的飞速更新发展使这一连接技术成为未来的发展趋势，但却致使钢结构焊缝中的焊接残余应力成为影响构件变形、稳定性和脆性断裂不可忽略的因素。而构件中的纵向残余应力和作为弹塑性材料的钢材本身的性能是分析钢结构弹塑性问题的两个重要的考虑因素。在钢结构构件的连接加工过程中，焊接是一种易产生残余应力的加工工艺，其表现最为明显，一般在焊接后的冷却过程中就伴随着明显的收缩变形和残余应力，其产生情况会因焊接件的形状、尺寸和所选
13、用的焊接方法等的不同而异。近年来对于钢结构脆性断裂的事故分析表明，焊接区的钢材，尤其是处于三向受拉状态的焊接热影响区得钢材，韧性大幅降低。当板件较厚时因坡口焊缝收缩受到很大约束而出现三轴残余拉应力引起的脆性断裂，正是出于钢构件在焊接加工过程中，产生了接近屈服极限的残余应力。构件中的残余应力大多数表现出很大的危险作用，如使构件的强度降低、降低构件疲劳极限、造成应力腐蚀和脆性断裂，由于残余应力的松弛，使构件产生变形，影响构件的尺寸精度，以往的研究表明影响钢结构脆性断裂的因素是多方面的，与焊缝自身的缺陷、焊缝周围热影响区得分布对钢材材质的脆性影响以及应力集中和残余应力的分布及大小有密切的关系，而根据
14、线弹性断裂力学理论，残余应力对于裂纹的扩展有着重要的影响，因此正确的评估和降低焊接所造成的构件残余应力对钢结构构件及体系工作性能的影响，就显得十分必要1-6。焊接残余应力是影响焊接结构后焊接部件的脆性断裂强度、疲劳强度、压曲稳定性、振动特性和耐腐蚀性能的重要因素；同时，残余应力的存在，还严重的影响了结构的机加工精度和尺寸稳定性。因此对焊接残余应力的形成机理、分布规律及其测试技术的研究是和焊接结构领域的重要方面，也一直吸引着世界范围内焊接专家、学者的注意力。通过多年的研究，到20世纪70年代初期，大致奠定了焊接残余应力和变形理论的基础。传统的观点认为，焊接加热过程中焊缝和近缝区内因其膨胀受制而产生的塑性压缩应变是导致焊接残余应力产生的主要原因。我校游敏教授通过多年的研究分析，认为除了母材中的塑性压缩变形引起焊接残余应力之外，焊缝金属冷却时的收缩受到制约也是导致焊接残余应力产生的重要原因，并据此原理开发了调控焊接接头横向残余应力的新技术7。1.2国内外研究现状我国在残余应力领域的研究起步较晚，上世纪八十年代的残余应力早期研究学者张锭全作了残余应力、表面强化和金属疲劳方面的研究，其研究课题“缺口残余应力集中及其对疲劳性能的影响”表明疲劳性能不仅与残余
