Q235厚板焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬畢業(yè)設(shè)計

1、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 q235 厚板焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬 學生姓名 劉武超 學號 2008106107 專業(yè) 材料成型及控制工程 班級 20081061 指導教師 評閱教師 完成日期2012年5月15 日學位論文原創(chuàng)性聲明學位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。作者簽名 年 月 日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解學校有關(guān)保障、使用學位論文的規(guī)定，同意學校保留并向有關(guān)學位論文管

2、理部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學士學位論文評選機構(gòu)將本學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學位論文。本學位論文屬于1、保密 ，在_年解密后適用本授權(quán)書。2、不保密 。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“”）作者簽名： 年 月 日 導師簽名： 年 月 日 目錄摘要 .1前言 .21 緒論.31.1 課題來源和意義.31.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.41.3 研究的主要內(nèi)容.52 模擬分析過程.72.1 有限元分析軟件 ansys 簡介.72.2 有限元模型的建立.72.3 加載計算.113 模擬結(jié)果及分析.153

3、.1 溫度場模擬.153.2 應(yīng)力場的模擬.174 全文總結(jié)與展望.224.1 全文總結(jié).224.2 未來的展望.22致謝 .24參考文獻.25附錄.27q235 厚板焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬厚板焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬學生：劉武超指導教師：余海洲（三峽大學 機械與材料學院）摘要：本文首先綜述了目前國內(nèi)外對焊接殘余應(yīng)力研究進展，在此基礎(chǔ)上提出了本文的研究目的和意義。運用有限元軟件 ansys 的 apdl 語言編寫模擬焊接瞬態(tài)過程程序進行熱-結(jié)構(gòu)耦合分析，對 q235 鋼、鋼兩種材料之間的對接接頭的溫度場和應(yīng)力場進行數(shù)值模擬分析，得到溫度和殘余應(yīng)力在接頭的連續(xù)分布規(guī)律：在接近焊縫較窄的一個區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生拉

4、應(yīng)力，在其相鄰區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力。關(guān)鍵詞：有限元 數(shù)值模擬 殘余應(yīng)力 溫度場abstract:in this article, the development and present research situation of the 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 ap

5、dl language simulation welding transient state process procedure,which to simulate analysis on the temperature and stress 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

6、 weld bead ,there is a compress stress in other areas.keyword: finite element; numerical simulation; residual stress; temperature field.前言焊接是一個涉及傳熱學、電磁學、材料冶金學、固體和流體力學等多學科交叉的復(fù)雜過程。由焊接產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變過程及其隨后形成的殘余應(yīng)力，是導致焊接裂紋和接頭強度與性能下降的重要因素。迄今為止，焊接殘余應(yīng)力一直是人們關(guān)注的熱點問題，仍是焊接生產(chǎn)領(lǐng)域中迫切需要解決的問題。近年來，國內(nèi)外學者對此進行了大量的研究，取得了豐碩的成果。中

7、厚鋼板是焊接結(jié)構(gòu)生產(chǎn)中不可缺少的重要材料，被廣泛應(yīng)用于國防、交通運輸、能源、和建筑等重要國民經(jīng)濟部門。鋼結(jié)構(gòu)體系具有自重輕、抗震性能優(yōu)、施工周期短、安裝速度快、投資回報快、綠色無污染等優(yōu)點，從一定程度上反映了國家的綜合經(jīng)濟實力和建筑技術(shù)的發(fā)展水平，得到了世界各國的廣泛的應(yīng)用和大力推廣，鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用在歐美已經(jīng)有幾十年的發(fā)展歷史，其施工快、回收利用便利等諸多優(yōu)點是其他結(jié)構(gòu)形成所無可比擬的，并逐漸成為順應(yīng)時代發(fā)展趨勢的高效結(jié)構(gòu)體系。本文通過用有限元方法模擬研究平板對接焊接焊縫溫度場分布、殘余應(yīng)力分布、溫度場與殘余應(yīng)力的關(guān)系，不僅可以從中得到焊接殘余應(yīng)力的影響因素，了解焊接殘余應(yīng)力在連續(xù)分布規(guī)律，

8、全面掌握結(jié)構(gòu)的特性，而且可以通過優(yōu)化焊接方法、順序和工藝，控制（減?。┖附討?yīng)力和變形，另外還可以節(jié)約大量的實驗費用，有效地縮短研制和開發(fā)周期，因此是一種高效低成本的優(yōu)化工藝的方法和預(yù)測與控制技術(shù)。本文是本人的畢業(yè)設(shè)計論文，經(jīng)過作者閱讀了大量的文獻后獨立完成的，其中部分觀點是引用三峽大學游敏教授等人的，由于本人的水平實在有限，還存在許多不足之處，希望各位批評指正。1緒論1.1 課題來源和意義近年來，隨著我國鋼產(chǎn)量的逐漸攀升，為適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需要，國家對于鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也從限制使用改為鼓勵采用，為鋼結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用與推廣營造了良好的氛圍，特別是今年來我國可持續(xù)發(fā)展觀的提出，鋼結(jié)構(gòu)體系在我國的建筑產(chǎn)業(yè)中

9、呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計與施工技術(shù)也得到了飛速的發(fā)展并取得了良好的經(jīng)濟效益，近年來我國在沿海深厚軟土地區(qū)和 8 度地震區(qū)及以上高烈度區(qū)采用高層鋼結(jié)構(gòu)形式獲得了可觀的經(jīng)濟效益和社會效益。鋼結(jié)構(gòu)體系在建筑結(jié)構(gòu)行業(yè)中的日益普及應(yīng)用迅速帶動了機械制造、金屬制作加工等行業(yè)的發(fā)展，焊接技術(shù)作為為鋼結(jié)構(gòu)三大連接（焊接、栓接、鉚接）中最主要的連接手段，因其不削弱構(gòu)件截面的特點，成為了鋼構(gòu)件、金屬加工中理想的連接方式。并且焊接技術(shù)工藝的飛速更新發(fā)展使這一連接技術(shù)成為未來的發(fā)展趨勢，但卻致使鋼結(jié)構(gòu)焊縫中的焊接殘余應(yīng)力成為影響構(gòu)件變形、穩(wěn)定性和脆性斷裂不可忽略的因素。而構(gòu)件中的縱向殘余應(yīng)力和作為彈塑性材料

10、的鋼材本身的性能是分析鋼結(jié)構(gòu)彈塑性問題的兩個重要的考慮因素。在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接加工過程中，焊接是一種易產(chǎn)生殘余應(yīng)力的加工工藝，其表現(xiàn)最為明顯，一般在焊接后的冷卻過程中就伴隨著明顯的收縮變形和殘余應(yīng)力，其產(chǎn)生情況會因焊接件的形狀、尺寸和所選用的焊接方法等的不同而異。近年來對于鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂的事故分析表明，焊接區(qū)的鋼材，尤其是處于三向受拉狀態(tài)的焊接熱影響區(qū)得鋼材，韌性大幅降低。當板件較厚時因坡口焊縫收縮受到很大約束而出現(xiàn)三軸殘余拉應(yīng)力引起的脆性斷裂，正是出于鋼構(gòu)件在焊接加工過程中，產(chǎn)生了接近屈服極限的殘余應(yīng)力。構(gòu)件中的殘余應(yīng)力大多數(shù)表現(xiàn)出很大的危險作用，如使構(gòu)件的強度降低、降低構(gòu)件疲勞極限、造成應(yīng)

11、力腐蝕和脆性斷裂，由于殘余應(yīng)力的松弛，使構(gòu)件產(chǎn)生變形，影響構(gòu)件的尺寸精度，以往的研究表明影響鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂的因素是多方面的，與焊縫自身的缺陷、焊縫周圍熱影響區(qū)得分布對鋼材材質(zhì)的脆性影響以及應(yīng)力集中和殘余應(yīng)力的分布及大小有密切的關(guān)系，而根據(jù)線彈性斷裂力學理論，殘余應(yīng)力對于裂紋的擴展有著重要的影響，因此正確的評估和降低焊接所造成的構(gòu)件殘余應(yīng)力對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及體系工作性能的影響，就顯得十分必要1-6。焊接殘余應(yīng)力是影響焊接結(jié)構(gòu)后焊接部件的脆性斷裂強度、疲勞強度、壓曲穩(wěn)定性、振動特性和耐腐蝕性能的重要因素；同時，殘余應(yīng)力的存在，還嚴重的影響了結(jié)構(gòu)的機加工精度和尺寸穩(wěn)定性。因此對焊接殘余應(yīng)力的形成機理、分

12、布規(guī)律及其測試技術(shù)的研究是和焊接結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的重要方面，也一直吸引著世界范圍內(nèi)焊接專家、學者的注意力。通過多年的研究，到 20 世紀 70 年代初期，大致奠定了焊接殘余應(yīng)力和變形理論的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的觀點認為，焊接加熱過程中焊縫和近縫區(qū)內(nèi)因其膨脹受制而產(chǎn)生的塑性壓縮應(yīng)變是導致焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的主要原因。我校游敏教授通過多年的研究分析，認為除了母材中的塑性壓縮變形引起焊接殘余應(yīng)力之外，焊縫金屬冷卻時的收縮受到制約也是導致焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的重要原因，并據(jù)此原理開發(fā)了調(diào)控焊接接頭橫向殘余應(yīng)力的新技術(shù)7。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國在殘余應(yīng)力領(lǐng)域的研究起步較晚，上世紀八十年代的殘余應(yīng)力早期研究學者張錠全作了殘余

13、應(yīng)力、表面強化和金屬疲勞方面的研究，其研究課題“缺口殘余應(yīng)力集中及其對疲勞性能的影響”表明疲勞性能不僅與殘余應(yīng)力的分布和大小、材料的彈性性能、外來作用應(yīng)力的狀態(tài)有關(guān)，還與殘余應(yīng)力的發(fā)生過程有關(guān)，而在研究這些影響的過程中給予定量的估計其影響是及其困難的。近年來國內(nèi)學者于各自不同的專業(yè)領(lǐng)域（包括建筑結(jié)構(gòu)、金屬制作加工等）對鋼構(gòu)件中的焊接殘余應(yīng)力的分卸特點、規(guī)律以及其對構(gòu)件屈曲、穩(wěn)定的影響和焊接接頭的疲勞性能等方面作了廣泛的研究。文獻8910對鋼結(jié)構(gòu)焊件中殘余應(yīng)力的分布形成、分布等進行了探討和研究，得到了焊件表面和中部不同的殘力分布和擬合曲線，并分析了不同分布形式對構(gòu)件承載力的影響。天津大學做了提高

14、焊接接頭疲勞性能的技術(shù)研究，提出焊接結(jié)構(gòu)的疲勞問題以及研究的意義，進行了系統(tǒng)的疲勞失效原因分析，論述了應(yīng)力集中及殘余應(yīng)力對疲勞強度的影響。天津大學材料學院設(shè)計和優(yōu)化研制了低相變點焊條，并在各種焊接接頭上進行了大量的疲勞試驗和工藝性能試驗。結(jié)果表明，相變點焊條 ltte 接頭的疲勞強度分別比普通焊條 e5015 接疲勞強度提高11%、23%、42%、46%和 59%疲勞壽命提高幅度從幾倍到上百倍。湖北工學院和鐵道部大橋局橋科院通過疲勞實驗對焊接殘余應(yīng)力對對接板的疲勞影響進行了研究得出了整板斷裂周次的積分形式表達式，通過比較疲勞實驗數(shù)據(jù)和計算結(jié)果，證明了理論和壽命預(yù)測方面的合理性。文獻11對鋼結(jié)構(gòu)

15、脆性斷裂的起因進行了較為詳盡的論述，認為除焊縫自身的一些缺陷（如裂紋、欠焊、夾渣和氣孔）和鋼材質(zhì)量因素外，焊接結(jié)構(gòu)的連接形式（如當三條垂直施焊時阻止了材料的塑性變形） 、內(nèi)部存在的殘余應(yīng)力和其他因素結(jié)合是導致開裂的誘因。材質(zhì)的不合格、低溫的沖擊韌性差和低溫焊接產(chǎn)生的較大殘余應(yīng)力是入們幾十年來對于鋼結(jié)構(gòu)脆性斷裂事故原因所形成的規(guī)律性認識，另外，結(jié)構(gòu)形式的日益復(fù)雜、工作環(huán)境的惡劣(海洋等)以及為降低造價的目的所采用的精確計算方法,都比過去大大降低了鋼結(jié)構(gòu)體系的安全儲備，從而增加了斷裂事故發(fā)生的幾率121314。有關(guān)焊接殘余應(yīng)力的研究在上世紀三十年代就已在世界各國各個領(lǐng)域進行了基礎(chǔ)性的廣泛研究。最早

16、起源于學者對于焊接過程中瞬時熱應(yīng)力的研究，由于受計算技術(shù)的限制且瞬時應(yīng)力計算較為復(fù)雜，當時對瞬時應(yīng)力和舍屬運動的認識不多，僅限于對點焊和板條內(nèi)溫度和應(yīng)力變化的初始研究，無法表示實際的焊縫情況。隨著計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展和日益普及，1961 年，tall15首次編制了一套計算板條中線進行堆焊時的應(yīng)力簡單程序用于分析焊接時的熱應(yīng)力，即后來所說的一維分析。1968 年，巴特爾研究所以 tall 的分析為基礎(chǔ)，編制了焊接過程中一維分析的 fortan 程序。1970 年，國際焊接學會專門設(shè)立了“焊接應(yīng)力、應(yīng)變和其他影響的數(shù)值分析”工作組，負責專門收集編制關(guān)于世界各國各研究所進行的研究工作報告，并于 19

17、78 年年會中舉行的“數(shù)值技術(shù)在焊接中的應(yīng)用”專題會上，發(fā)表了有關(guān)焊接熱應(yīng)力分析的文章。1975年 murakj16將板堆焊時的熱應(yīng)力分析二維有限元程序做了重大改進，使之可用于分析對接焊和板上堆焊過程中的熱應(yīng)力。時至今日，鑒于開發(fā)能準確分析焊接熱效應(yīng)的三維程序的復(fù)雜性和計算運行的高額費用等原因，為處理園筒形殼體和大型焊件問題將二維分析擴大應(yīng)用于三維狀態(tài)的研究工作一直在艱苦的進行。同時，在此期間，人們關(guān)于焊接熱應(yīng)力和舍屬運動的實驗研究一直沒有間斷過。其中最具代表性的是麻省理工學院對各種材料和厚度的焊件所做的一系列實驗研究，通過與理論預(yù)測分析結(jié)果的對比，得出了諸多有意義的結(jié)論，指出在預(yù)測關(guān)于板上堆

18、焊和對接焊時的縱向應(yīng)變時，一維程序有足夠的精度，并且在瞬時熱應(yīng)變的分析中，金相變化的影響是很大的。1960 年，美日學者在研究應(yīng)力交變引起的殘余應(yīng)力的變化對于疲勞的影響時，把殘余應(yīng)力變換成平均應(yīng)力來進行研究，把其與各種作用應(yīng)力和平均應(yīng)力的狀態(tài)對應(yīng)起束得到了疲勞曲線圖。最值得提出的是 trufyakov 對在不同應(yīng)力循環(huán)特征下焊接殘余應(yīng)力對接頭疲勞強度影響的研究。而熱處理在消除殘余應(yīng)力的同時又軟化了材質(zhì)，因而使得疲勞強度在熱處理后反而下降。這一試驗比較好地說明了殘余應(yīng)力和焊接熱循環(huán)所引起材質(zhì)變化對疲勞強度的影響。從這里也可以看出焊接殘余應(yīng)力對接頭疲勞強度的影響與疲勞載荷的應(yīng)力循環(huán)特性有關(guān)。即在循

19、環(huán)特性值較低時，影響比較大1718。1.3 研究的主要內(nèi)容1.3.1 焊接溫度場焊接應(yīng)力和變形的演變過程因焊接過程的特點而變得更為復(fù)雜，并與焊接溫度場直接相關(guān)。焊接過程中一般無外力作用，殘余應(yīng)力主要由焊接過程中不均勻熱循環(huán)作用引起19。所以焊接瞬態(tài)溫度場的計算是進行焊接殘余應(yīng)力分析的前提，所以我們有必要對溫度場進行說明。焊接過程中局部施加的依從于時間的集中熱輸入，可使得焊接部位形成熔化區(qū)(熔焊)，這正是引起殘余應(yīng)力和焊接變形的根源。本文對于溫度場的研究主要包括以下幾點：1：在焊接過程和焊后冷卻過程中，焊縫及兩側(cè)母材的傳熱情況以及其對應(yīng)力的影響情況；2：在焊接過程和焊后冷卻過程中，溫度在焊件上的

20、分布情況；3：在焊接過程和焊后冷卻過程中，焊件上的節(jié)點溫度隨時間的變化情況；1.3.2 焊接殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力是材料及其制品在機加工或合金化過程中產(chǎn)生的平衡于材料或制品內(nèi)部的應(yīng)力。是指在沒有外部力作用時平衡與物體內(nèi)部的應(yīng)力金屬焊接過程是以各集中熱源對金屬局部加熱溶化的過程，焊接時，熱量以高度集中的瞬時熱輸入到焊縫的局部區(qū)域，而且熱源是移動的。造成焊件瞬時溫度分布和熱膨脹的不均勻，這些不均勻就是產(chǎn)生殘余應(yīng)力和變形個根源。他的形成主要有三部分：1：焊接區(qū)金屬加熱到一定溫度后會產(chǎn)生塑性變形，在冷卻收縮過程中，受到近旁低溫區(qū)的約束產(chǎn)生的應(yīng)力；2：焊件結(jié)構(gòu)形狀的約束而形成的應(yīng)力；3：冷卻中局部組織相結(jié)構(gòu)發(fā)

21、生轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的應(yīng)力。本文對于焊接殘余應(yīng)力的研究主要包括以下幾點：1：在焊接過程和焊后冷卻過程中，焊縫及兩側(cè)母材的殘余應(yīng)力變化規(guī)律；2：冷卻后，殘余應(yīng)力在試件上的連續(xù)分布規(guī)律；3：材料的物理化學性能對焊接殘余應(yīng)力產(chǎn)生的影響。2模擬分析過程2.1有限元分析軟件ansys簡介在過去的近幾十年，計算機對科學技術(shù)的深遠影響是無庸置疑的，它大大的拓展了工程問題的可解范圍，工程領(lǐng)域中大多數(shù)力學問題和場問題，如固體力學中的位移場、應(yīng)力場問題，熱傳導中的穩(wěn)態(tài)和瞬念溫度場分析，流體力學中的流場問題，量子場理論，材料相轉(zhuǎn)化的起源，金屬裂紋的傳播問題等，只有很少部分能夠用解析方法解決，往往是在給定邊界條件下求解常微分和

22、偏微分方程的問題，盡管有時可得到它們的基本方程和邊界條件，但有時因其邊界條件、結(jié)構(gòu)形體、外加荷載過于復(fù)雜，往往無法求得其精確的解析，處理此類復(fù)雜工程問題的途徑一般是：引入簡化假設(shè)和采用數(shù)值模擬方法，前者常因為假設(shè)不合理導致結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差而不可信，故隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)代數(shù)學以及力學理論的成熟與完善，利用計算機數(shù)值模擬技術(shù)柬獲取滿足工程精度的數(shù)值近似是目前工程仿真領(lǐng)域的一大突破。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，焊接模擬技術(shù)的地位變得越來越重要，它不僅能夠有效地提高產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，還可以節(jié)省大量的時間。有限元法則是焊接模擬技術(shù)中適應(yīng)電子計算機而發(fā)展起來的一種有效方法，它已經(jīng)成功地解決了工程領(lǐng)域中的

23、許多問題，廣泛地用于研究焊接熱傳導、焊接熱彈塑性應(yīng)力和變形分析、焊接結(jié)構(gòu)的斷裂力學的分析等。目前，國際上大型的有限元分析軟件有很多。其中以ansys為代表的工程數(shù)值模擬軟件，不斷吸取計算方法和計算機技術(shù)的最新發(fā)展，將有限元分析、計算機圖形學和優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合已成為解決現(xiàn)代工程學問題必不可少的有力工具20。ansys軟件是一個大型、通用的有限元軟件，其強大的熱、結(jié)構(gòu)耦合及瞬態(tài)、非線性分析能力使其在焊接模擬技術(shù)中具有廣闊的前景，焊接溫度場、應(yīng)力場的模擬就是運用其熱、結(jié)構(gòu)及二者的藕合分析功能進行計算21。雖然焊接溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場是雙向耦合的，由于應(yīng)變場對溫度場的影響非常小，加上計算條件的限制，所以本

24、文只考慮溫度場對應(yīng)力應(yīng)變場這一單向耦合。在模擬計算時，采用ansys軟件的熱-結(jié)構(gòu)耦合功能，利用溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場直接耦合進行焊接應(yīng)力和變形的計算。2.2有限元模型的建立本課題是規(guī)格為 1000mm280mm20mm 的兩塊 q235 鋼板采用平板對接連接，填充金屬為鋼，不開坡口，采用雙面焊接成型求在焊接后的焊接殘余應(yīng)力以及焊接過程中的溫度變化。假設(shè)沒有輻射和對流，結(jié)構(gòu)左邊固定約束，左右兩邊界均給定 20的溫度約束。分為兩級焊縫焊接，如圖 1 是焊縫的剖面示意圖，從左到右的材料一次是 q235 鋼、鋼和 q235 鋼，其中 q235 鋼的初始溫度是環(huán)境溫度 20，焊縫填充金屬鋼的是 1500，

25、我們做如下假設(shè)：材料為各向同性；忽略金屬的填充熔敷作用；在對接接頭的正反兩面同時開始焊接；不考慮粘彈塑性和蠕變；忽略電弧對焊件的輻射；忽略熔池流體的流動作用；材料為理想塑性材料。圖 2.1 焊縫模型圖2.2.1 計算方法的確定在 ansys 軟件中，計算焊接溫度場，應(yīng)力場的方法分為直接法和間接法。直接法是使用具有溫度和位移自由度的耦合單元，同時分析得到熱分析和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析的結(jié)果。間接法是首先進行熱分析，然后將求得的節(jié)點溫度作為載荷施加在結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析中。由于單元開發(fā)技術(shù)上的原因，直接法可供選用的單元較少，而且在分析過程中，需要同時進行溫度場計算和應(yīng)力應(yīng)變計算，其解法的耦合單元包含所有必須的自由度

26、，只需要通過一次求解就能得出耦合場分析結(jié)果22。需要指出的是，溫度場計算是標量計算，計算耗用的時間相對進行矢量計算的應(yīng)力應(yīng)變過程要少的多。所以直接計算周長較長，不夠靈活。間接法可以先分析溫度場，溫度模擬準確之后，保存溫度場結(jié)果，再分析應(yīng)力應(yīng)變，如果應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果不理想，不必要再進行溫度分析，而只需要修改力學性能和優(yōu)化載荷步，然后再進行應(yīng)力應(yīng)變計算，這樣可以節(jié)省大量的時間，但需要經(jīng)過幾次求解才能得出最終耦合結(jié)果。在這里，雖然焊接溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場是雙向耦合的，由于應(yīng)變場對溫度場的影響非常小，加上計算條件的限制，所以本文只考慮溫度場對應(yīng)力應(yīng)變場這一單向耦合。在模擬計算時，為簡化求解過程，采用ansy

27、s 軟件的瞬態(tài)熱結(jié)構(gòu)耦合及死活單元功能，同時為了簡化問題，在分析過程中將忽略結(jié)構(gòu)分析的瞬態(tài)效應(yīng)，而只考慮熱分析的瞬態(tài)效應(yīng)在此基礎(chǔ)上進行焊接過程仿真，計算焊接過程中的溫度分布和應(yīng)力分布以及冷卻后的焊縫殘余應(yīng)力。一般運用 ansys 進行計算的過程分為三步：前處理、加載計算、后處理。以下對焊接溫度場和應(yīng)力場的計算按這三步加以論述。2.2.2定義單元屬性本文所用同種接頭焊接殘余應(yīng)力分析程序是建立在一般二維熱彈塑性有限元程序基礎(chǔ)上。程序中考慮材料常數(shù)隨溫度發(fā)生變化，并直接輸入計算所需各種不同材料常數(shù)隨溫度變化的實驗曲線，因而更符合實際情況金屬材料的熱物理性能(如比熱 c、密度 q、導熱系數(shù) k 等)隨

28、溫度變化而變化，焊接時局部加熱到很高溫度，其熱物理性質(zhì)隨溫度變化很大，如果不考慮材料的熱物性隨溫度變化，那么計算結(jié)果將與真實情況產(chǎn)生一定的偏差，所以必須在前處理中建立材料隨溫度變化的熱物理性參數(shù)庫。在焊接過程的數(shù)值模擬中，進行溫度分析必須確定下列參數(shù)：導熱系數(shù)、密度、比熱容；應(yīng)力應(yīng)變場分析則必須確定彈性模量、熱膨脹系數(shù)、密度和屈服極限等參數(shù)23。材料攝氏溫度彈性模量 pa屈服強度pa切變模量pa材料密度kg/m3泊松比傳熱系數(shù)w/(m)線膨脹系數(shù)1/比熱容j/(kg)q235鋼205001000150020002.12e111.75e111.39e111.07e110.83e110.33e90

29、.213e90.153e90.073e90.013e92.12e101.75e101.39e101.07e100.83e1078600.29341.48e-5983表2.1 材料物理性能參數(shù)表從表中可以看出計算中所用材料的彈性模量、屈服強度、線膨脹系數(shù)和切變模量均隨溫度變化而變化。2.2.3創(chuàng)建實體模型圖2.2 簡化二維對接接頭模型幾何模型的形狀不僅由焊件的形狀、尺寸大小決定，還取決于載荷施加的方式及熱源在焊件內(nèi)的傳導方式。在移動熱源條件下，這里不考慮厚度方向溫度場分布時，將模型簡化成二維平面模型。模型如圖所示。2.2.4劃分網(wǎng)格眾所周知，對于有限元分析來說，網(wǎng)格劃分是其中最關(guān)鍵的一個步驟，網(wǎng)

30、格劃分的好壞直接影響到解算的精度和速度，在這里，首先應(yīng)當確定采用自由網(wǎng)格還是映射網(wǎng)格。顧名思義，自由網(wǎng)格對于形狀單元無限制，三排列不規(guī)則。映射網(wǎng)格對包含的單元形狀有限制，而且必須滿足特定的規(guī)則。映射面網(wǎng)格只包含四邊形或三角形單元，映射體網(wǎng)格只包含六面體單元。而且，映射網(wǎng)格具有規(guī)則形狀，明顯成排的單元。這對載荷的施加和收斂的控制是相當有利的。鋼205001000150020001.93e111.5e110.7e110.1e110.01e111.2e90.933e90.435e90.07e90.007e91.93e101.5e100.7e100.1e100.01e1080300.2916.31.7

31、8e-6502圖 2.3 分網(wǎng)格模型2.3 加載計算焊接過程是一個加熱非常不均勻的過程，在焊縫處溫度剃度變化很大，劃分網(wǎng)格時一般不采取均勻的網(wǎng)格，而是在焊縫及其附近的部分用加密的網(wǎng)格，在遠離焊縫的區(qū)域，溫度分布梯度變化相對較小，這時可以忽略細節(jié)，劃分均勻且相對稀疏的單元網(wǎng)格?？傊?，在保持精度的同時減少網(wǎng)格的數(shù)量。要獲得一個良好的瞬態(tài)焊接溫度場，焊縫處的單元網(wǎng)格最好為 2.5mm24，遠離焊縫區(qū)域的單元網(wǎng)格為 5mm。網(wǎng)格劃分需要如下步驟：1 設(shè)置單元尺寸；2 激活焊縫材料的屬性；3 設(shè)定網(wǎng)格劃分方式；4 儲數(shù)據(jù)庫；5 生成網(wǎng)格。2.3.1 設(shè)置求解選項，并施加約束在求解處理器中定義分析類型為瞬

32、態(tài)分析，求解方式為完全法，對焊件的底邊和側(cè)邊分別約束 y 向與 x 向位移并施加初始溫度荷載。施加約束后的模型如圖所示。圖 2.4 施加約束后的模型其具體步驟是：（1）設(shè)定分析類型，選擇瞬態(tài)分析；（2）選擇左邊節(jié)點；（3）施加約束；（4）選擇左右兩邊的節(jié)點；（5）施加溫度約束；（6）選擇所有實體。2.3.2 載荷的施加對于焊接熱源載荷，在 ansys 中可以熱流密度或生熱率兩種形式施加。對于開坡口的對接焊縫或填角焊縫等，應(yīng)將熱源作為焊縫單元內(nèi)部生熱處理，以生熱率的形式施加載荷，同時考慮金屬的填充作用，運用生死單元的方法，逐步將填充焊縫轉(zhuǎn)化為生單元參與計算中。圖 2.5 施加約束后的第一級顯示圖

33、圖 2.6 施加約束后的第二級焊縫顯示圖對本課題研究模型加載過程具體步驟是：（1）設(shè)置輸出選項；（2）對整體施加初始溫度值（20） ；（3）設(shè)置時間積分控制；（4）殺死焊縫上半部單元；（5）選擇焊縫處的激活的單元和節(jié)點；（6）對焊縫處施加溫度約束（1500） ；（7）設(shè)置時間步選項并按步驟寫入載荷，結(jié)構(gòu)如圖所示。2.3.3 載荷步的確定在進行非線性的瞬態(tài)分析過程中，我們要設(shè)置載荷步。載荷步是為了表達隨時間變化的載荷，也就是說把載荷時間曲線分成載荷步，分析時對于每一個載荷步都要定義載荷值和對應(yīng)的時間值，每計算一個載荷步時，都要刪掉上一個載荷步的溫度，每個載荷步需要多個載荷子步。時間步長的大小關(guān)系

34、到計算的精度。步長越小，計算精度越高，同時計算的時間越長。根據(jù)線性傳導熱傳遞，可以按如下公式估計初始時間步長：its 24其中為沿熱流方向熱梯度最大處的單元的長度，為導溫系數(shù)，它等于導熱系數(shù)除以密度與比熱的乘積（)。 kc在本課題，受到硬件條件的限制，簡化將焊接過程設(shè)置為 7 個載荷步。2.3.4 單元的生死大型構(gòu)件的焊接常用手工電弧，若焊接方法為多道焊，因為焊接過程中，焊縫金屬是隨層逐漸熔敷上去的，熔池區(qū)金屬處與融化狀態(tài)，既進入零力學性能狀態(tài)，其所有應(yīng)力應(yīng)變將消失，這時就需要采用生死單元技術(shù)25。在 ansys 軟件中，并不是將“釘死”的單元從模型中刪除而達到“單元死”的效果，而是將其剛度矩

35、陣乘以一個很小的因子。同樣，單元的“出生”也不是將其加入到模型中，而是先生成再全部殺死，然后在合適的載荷步中重新激活它。這又涉及到單元的“殺死”或“出生”的指定準則問題及相關(guān)問題。為了模擬多層焊縫的焊接過程，本課題采用兩級焊縫，建模時已經(jīng)以圓弧形式將各級焊縫區(qū)分，當?shù)谝粚雍缚p開始焊接時，該層單元處于“活”的狀態(tài)，其余焊縫則處于“死”的狀態(tài)，對溫度場和應(yīng)力場的計算不起作用，第 2 層焊縫開始焊接時，該層焊縫的單元“復(fù)活” 。焊接熱源隨著焊縫單元的“復(fù)活”逐漸加到焊縫單元上。本課題將第二層焊縫殺死后的效果如下圖所示：圖 2.7 一級焊縫效果圖2.3.5 分析選項的確定焊接溫度場的分析是典型的非線性

36、瞬態(tài)熱傳導問題，如果分析選項設(shè)置不當，通常會導致計算難收斂。為此，需作如下設(shè)置:采用 full newton- raphson(牛頓-拉普森)方法，每進行一次平衡迭代，就修正一次剛度矩陣，同時激活自適應(yīng)下降功能；打開自動時間步長；打開時間步長預(yù)測；時間步長的設(shè)置通常對計算精度產(chǎn)生很大的影響，步長越小，計算越精確，但過小的時間步長需要很大的計算機容量和很長的計算時間。在焊接過程中一般時間步長應(yīng)控制在 0.5 左右，在冷卻過程中，可逐步增大時間步長。本文在確保焊縫處單元網(wǎng)格足夠細小的情況下，試選幾個時間步長進行計算。每次計算將前一次的時間步長逐步減小的方法進行，當相鄰兩次計算結(jié)果的溫度場相籌不大時

37、可以認為時間步長足夠小26。ansys 中提供了 5 種求解器，選用哪種求解器可依據(jù)求解的自由度數(shù)量、所花費的時間和要求的內(nèi)存而定。對于焊接一般采用程序自動選擇求解器的方法可得到比較好的計算效果。ansys 的方程求解器計算多個聯(lián)立線性方程來預(yù)測工程系統(tǒng)的響應(yīng)，然而非線性結(jié)構(gòu)的行為不能直接用多個線性方程表示，而需要多個帶校正的線性近似求解。3 模擬結(jié)果及分析ansys 后處理就是查詢計算結(jié)果并對計算結(jié)果進行處理，用以判斷網(wǎng)格是否精確、分析結(jié)果是否正確。ansys 軟件的后處理包括通用后處理 posti 和時間歷程后處理 post26 兩大模塊。在后處理中，可查看整個模型在某一載荷步或子步的計算

38、值，如某一時間點焊件上各點的各種應(yīng)力、應(yīng)變值和溫度值。而時間歷程后處理則查看某點的值隨時間變化的狀況，如整個焊接過程中，某點的應(yīng)力、應(yīng)變值和溫度隨時間如何變化。若要查看整個焊件在整個焊接過程中溫度和應(yīng)力的動態(tài)變化，可用ansys中的動畫顯示技術(shù)。在后處理中可通過列表和繪圖的形式顯示查詢結(jié)果。ansys中的誤差估計是基于能量分布的，它主要考慮了單元網(wǎng)格的尺寸精度。一般計算結(jié)果中能量誤差值應(yīng)低于10%，否則需將網(wǎng)格進行細化27。3.1溫度場模擬圖 3.1 t=0.001s 時的溫度場圖 3.2 t=0.002 s 時的溫度場圖 3.3 t=5.002s 時的溫度場圖 3.4 t=10s 時的溫度場

39、圖 3.5 冷卻 5000 秒后的的溫度場溫度場的數(shù)值模擬是應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值模擬的基礎(chǔ)，同時溫度場的分布對應(yīng)力應(yīng)變的分布有著極大的影響。圖(3.1)-圖（3.5）是各個溫度的瞬態(tài)變化圖，依次描繪了各個關(guān)鍵時刻的溫度場，能夠反映在焊接過程中焊縫的融合區(qū)的金屬通過加熱，然后熔化和隨后冷卻凝固的全部的過程。可以說明焊接熱過程具有的基本特點（1）加熱區(qū)域小，加熱溫度高。它造成焊件上各個點間出現(xiàn)很大的溫度梯度，這可以從圖片中兩種的顏色的突變看出。 （2）加熱時間短，溫度分布不穩(wěn)定；對于焊件的某一點而言，受到的加熱作用時間極短，可視為一個瞬間28。即當焊接熱源接近焊件上某一點的時候，熱源的熱量將使該點迅速加熱

40、升溫，隨著熱源的離去，熱量將導出而使其溫度降低?？梢?，焊件上的傳熱過程是一個非穩(wěn)定狀態(tài)的傳熱過程。圖(3.1)和圖（3.2）是進行一級焊時候的溫度場，可以看見焊縫區(qū)及其附近已達到融化狀態(tài)；圖(3.3)二級焊時的瞬態(tài)溫度場，焊縫區(qū)的溫度都已達到1500，這是溫度梯度比較大，可以很明顯看出焊件正在加熱，因為離焊縫遠的部位還處于室溫狀態(tài)；圖（3.5）是焊件的冷卻過程中的溫度，可以看到焊縫區(qū)的溫度逐漸降低，非焊縫區(qū)的溫度逐漸上升，而且，隨離焊縫的距離增大而減少，這表明焊接是熱傳導過程.由于是同種材料的焊接過程則通過圖(3.4)和圖（3.5）可以發(fā)現(xiàn)，在焊縫兩側(cè)溫度分布是一樣的。3.2 應(yīng)力場的模擬圖

41、3.6 t=0.001s 時的應(yīng)力場圖 3.7 t=0.002s 時的應(yīng)力場圖 3.8 t=5.002s 時的應(yīng)力場圖 3.9 t=10s 時的應(yīng)力場圖 3.10 冷卻 5000 秒后的應(yīng)力場圖 3.11 沿 x-軸橫向應(yīng)力分布情況圖 3.12 沿厚度方向應(yīng)力分布情況應(yīng)力場顯示如上圖（3.6）至圖（3.10）：從圖中可以看到各個點的某一時刻的瞬態(tài)內(nèi)應(yīng)力圖，還可以看到一些應(yīng)力集中的點（如圖片中紅色的位置） ，因為這些地方的內(nèi)應(yīng)力比較大，而且比較集中。還可以看見焊件受溫差作用而引起的熱應(yīng)力，這種瞬時熱應(yīng)力隨時間急劇變化，當溫度梯度較大、隨時間的變化率較大時，這種瞬態(tài)內(nèi)應(yīng)力作用在焊件的內(nèi)部。對比溫度

42、場圖（3.1） 、圖（3.2）和應(yīng)力場圖（3.6） 、圖（3.7）可以看出，此時第一層焊縫中心部位溫度已 1200 度以上，其焊縫中心區(qū)金屬鋼受熱不均勻所引起的熱應(yīng)力在焊縫中心區(qū)達到或超過了鋼的屈服強度，則焊縫中心區(qū)域產(chǎn)生塑性變形，并且焊縫周圍鋼的受熱膨脹受到兩側(cè)母材的拘束，所以在焊縫周圍也產(chǎn)生熱應(yīng)力；隨著第二道焊的進行，由于對第一道焊加熱，使得第一道焊的殘余應(yīng)力基本上被消除；在焊縫冷卻過程中，由于焊縫的收縮，在接近焊縫的一個較窄的區(qū)域產(chǎn)生了拉伸應(yīng)力，如圖（3.8）和（3.9）所示；而通過圖（3.10）則可以發(fā)現(xiàn)，焊接殘余應(yīng)力分布是不均勻的，并且殘余應(yīng)力只是存在焊縫和近焊縫區(qū)，則最大殘余應(yīng)力出

43、現(xiàn)在熔化區(qū)附近，隨著離焊縫的距離增大，殘余應(yīng)力逐漸變?yōu)榱?。圖(3.11)和圖(3.12)分別表示沿 x 軸方向的橫向應(yīng)力分布情況和沿厚度方向的應(yīng)力分布情況，通過圖可以得出:焊接殘余應(yīng)力分布是不均勻的，焊后收縮趨勢愈大的區(qū)域應(yīng)力值愈大，既是在接近焊縫的一個很窄的區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生了拉應(yīng)力，其最大值可達到材料的屈服強度值；在其相鄰區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力。圖 3.13 焊件銅上層表面的等效應(yīng)力分布圖 3.14 焊件中間層的橫向應(yīng)力和等效應(yīng)力分布圖圖 3.15 焊縫鋼下層表面的等效應(yīng)力分布圖從圖（3.14）可以看出在曲線橫坐標 x=（0.3-0.7）這個區(qū)間為焊縫所在位置，其應(yīng)力也最大，通過這個區(qū)間的應(yīng)力峰值比較及圖

44、(3.13)與圖（3.15）兩表面層應(yīng)力分布可以發(fā)現(xiàn)焊縫鋼的上下層得殘余應(yīng)力是一樣的，通過橫向應(yīng)力分布圖（3.14）還可以看出在焊縫區(qū)其應(yīng)力值為正，表現(xiàn)為拉應(yīng)力，在其他區(qū)域正為負，表現(xiàn)為壓應(yīng)力。理論上在焊接過程中，焊接區(qū)以遠高于周圍區(qū)域的速度被急劇加熱并局部熔化。焊接區(qū)材料受熱膨脹，熱膨脹受到周圍較冷的區(qū)域的約束，并造成熱應(yīng)力，受熱區(qū)域溫度升高后屈服強度極限下降，熱應(yīng)力可部分超過該屈服極限，這樣焊接區(qū)形成了塑性的熱壓縮。冷卻后，焊接區(qū)比周圍區(qū)域相對縮短，變窄或減小，因此，這個區(qū)域就呈現(xiàn)拉伸殘余應(yīng)力，周圍區(qū)域承受壓縮殘余應(yīng)力。由圖(3.6)至圖(3.15)，可看出應(yīng)力變化規(guī)律和理論上基本上是一致

45、的。4 全文總結(jié)與展望4.1 全文總結(jié)本文對 q235 鋼對接接頭焊接過程產(chǎn)生的溫度場、應(yīng)力場及焊后的殘余應(yīng)力進行了模擬研究，提出了基于 ansys 軟件的焊接溫度場和應(yīng)力的模擬分析方法，通過本文研究，可以得出以下結(jié)論。（1）通過本文的實例的數(shù)值模擬，得出該種接頭的溫度場和焊縫應(yīng)力的分布情況，得到殘余應(yīng)力在試件上的連續(xù)分布規(guī)律：在接近焊縫一個較窄的區(qū)域產(chǎn)生了拉應(yīng)力，在其相鄰區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力。（2）本文應(yīng)用彈塑性熱應(yīng)力理論，并且考慮材料熱物理性能及力學性能隨溫度變化，用 ansys 軟件分析 q235 鋼、鋼的對接焊縫的殘余應(yīng)力，掌握影響接頭殘余應(yīng)力的主要因素。并提出了一些預(yù)防和減小殘余應(yīng)力的措施

46、。本文的工作還存在以下幾點不足，有待于今后進一步改進：（1）受到硬件條件的限制，本文采用的是二維模擬，不能夠完全真實的反映各個方向的溫度分布和應(yīng)力分布；（2）由于材料物理性能數(shù)據(jù)的缺乏，本文認為兩種材料的線膨脹系數(shù)、熱導率和比熱容是定值，這給最后分析結(jié)果帶來一定的誤差；（3）沒有考慮熱源問題，在某一層施焊時，即認為給該層施加溫度約束，而不是以熱流密度加載熱量，這也會給結(jié)果帶來一定誤差；（4）本文的方法還沒有很好的解決計算時間、存儲空間與計算精度的矛盾；（5）本文的方法沒有考慮高溫蠕變和輻射；（6）本文的方法沒有考慮熔池的流動對焊接溫度場和應(yīng)力的影響；（7）本文沒有考慮對接接頭的焊接順序，認為是

47、在正反兩面同時施焊；（8）本文的實例計算結(jié)果沒有進行實驗驗證。4.2 未來的展望如何調(diào)整和控制焊接殘余應(yīng)力一直是工程界廣泛關(guān)注的問題，這是因為它們的存在直接關(guān)系到焊接結(jié)構(gòu)的安全可靠性2930。但是目前對焊接的殘余應(yīng)力的研究還不是很多，國內(nèi)外許多學者都越來越關(guān)注在焊接過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力的研究。在計算機日益發(fā)展的今天，采用數(shù)值模擬方法預(yù)測焊接殘余應(yīng)力已經(jīng)取得了豐碩的成果。如極厚板焊接殘余應(yīng)力分析以及為降低和調(diào)整管道結(jié)構(gòu)焊后內(nèi)表面殘余拉應(yīng)力所提出的許多焊接工藝與方法已經(jīng)得到了應(yīng)用。這些都是采用過去常規(guī)的解析手段難以實現(xiàn)的。但這還遠遠不能滿足科學研究和實際工程的需要。例如，要用數(shù)值分析的方法控制實

48、際復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)的殘余應(yīng)力尚存在很多問題，目前一個比較重要的問題是材料性能，特別是高溫時材料性能數(shù)據(jù)還很缺乏，給焊接殘余應(yīng)力數(shù)值分析帶來了許多困難。因此，建立相應(yīng)的材料特性數(shù)據(jù)庫，也會促進焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展。其次，由于焊接應(yīng)力場計算是屬于包括相變、塑性、非線性等多方面因素影響的熱彈塑性問題，尤其是焊后冷卻過程中發(fā)生的相變體積膨脹，嚴重影響殘余應(yīng)力的分布。因此，在關(guān)于焊接殘余應(yīng)力數(shù)值分析中應(yīng)該充分考慮到相變作用的影響。由于焊接應(yīng)力場計算是屬于包括相變、塑性、非線性等多方面因素影響的熱彈塑性問題，尤其是焊后冷卻過程中發(fā)生的相變體積膨脹，嚴重影響殘余應(yīng)力的分布。因此，在關(guān)于焊接殘余應(yīng)力數(shù)值

49、分析中應(yīng)該充分考慮到相變作用的影響31。本文提出的對焊接對接接頭殘余應(yīng)力的模擬分析方法將能得到很大的發(fā)展，具有廣闊的應(yīng)用前景。焊接熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力和變形的分析將會是定量的精確分析；通過焊后殘余應(yīng)力、應(yīng)變的精確模擬，可以為后續(xù)的焊接接頭的強度、疲勞及裂紋等問題的研究打下基礎(chǔ)，焊接溫度場的分析也可為后續(xù)的焊接過程和焊后顯微組織的分析做前提的條件；焊接溫度場的分析方法可推廣運用到熱處理的模擬分析中去3233。此外，隨著各項技術(shù)的深入研究和發(fā)展，本文提出的模擬方法可利用有限元軟件的參數(shù)化語言編寫程序，將各種焊接形式的模擬計算程序進行封裝，建立一套焊接溫度場、應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬系統(tǒng)，通過計算機系統(tǒng)指導

50、實際工作和生產(chǎn)，促進焊接過程模擬技術(shù)在工程中的應(yīng)用。事實上，已有的數(shù)值模擬研究成果已經(jīng)使我們對復(fù)雜的焊接過程有了深入的了解，為解決異種接頭焊接殘余應(yīng)力帶來了新思路和新方法。因此，我們有理由相信，隨著人們對焊接殘余應(yīng)力認識的深入和計算機技術(shù)的高度發(fā)展，焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，由異種接頭殘余應(yīng)力引起的接頭的失效問題也將得到很好的解致謝本文能夠順利完成，與導師余海洲的悉心指導和精心的培養(yǎng)分不開的。對導師半年來在學業(yè)、科研上的指導、關(guān)懷和幫助，作者表示衷心的感謝。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、一絲不茍的工作作風、謙和的待人方式以及自由的學術(shù)氛圍，無不給作者以深刻的印象，必將對作者以后的發(fā)展產(chǎn)

51、生重要的影響。導師的親切關(guān)懷和熱忱指導，作者將銘刻在心。在學習期間，還得到王杰、劉龍偉、王長庚等同學的大力幫助。在這里作者也深深地感謝他們。最后，衷心地感謝所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學參考文獻1蔣滄如, 袁海慶. 有限單元法的理論與工程應(yīng)用. 武漢工業(yè)大學出版社, 1997.2蔣滄如. 多孔工程材料極其力學行為. 武漢工業(yè)大學出版社, 1996.3手勖成. 有限單元法.清華大學出版社, 2004.4gb50205-2001. 鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)鼉驗收規(guī)范.5中國機械工程學會焊接學會, 焊接手冊一焊接結(jié)構(gòu). 北京機械工業(yè)出版社, 2001.6勒永強, 伍明生. 鍋爐再熱器穿頂密封結(jié)構(gòu)焊開裂原因分

52、析. 安全分析, 2005,22(9):47-49.7游敏, 鄭小玲編著. 連接結(jié)構(gòu)分析. 華中科技大學出版社, 2003,8(5)18-24.8余天慶, 黨志杰. 焊接殘余應(yīng)力對焊接構(gòu)件疲勞性能的影響. 橋梁建設(shè), 2000,25(2):4-6.9月蘭. 圖解法測定壓力容器殘余應(yīng)力的研究j. 試驗力學, 2005,20(3):403-410.10 增淵興, 張偉呂. 焊接結(jié)構(gòu)分析. 機械工業(yè)出版社, 1985.11 a.h.mahmoudi,d.stefanescu,s.hossain,c.e,truman,d.j.smith,and p.j. withers.measurement and

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59、00,2000 mpdata,ex,1,2.12e+011 , 1.75e+011 ,1.39e+011 ,1.07e+011 ,8.3e+010 mpdata,prxy,1,0.29 mpdata,alpx,1,1.48e-005,1.48e-005,1.48e-005,1.48e-005,1.48e-005 mpdata,dens,1,7860 tb,bkin,1,5,2,1 tbtemp,20 tbdata,3.3e+008,2.12e+010, tbtemp,500 tbdata,2.13e+008,1.75e+010, tbtemp,1000 tbdata,1.53e+008,1.3

60、9e+010, tbtemp,1500 tbdata,7.3e+007,1.07e+010, tbtemp,2000 tbdata,1.3e+007,8.3e+009, mpdata,kxx,1,34mpdata,c,1,983 mpdata,murx,1,1mptemp, mptemp,1,20 mptemp,2,500mptemp,3,1000 mptemp,4,1500 mptemp,5,2000 mpdata,ex,2,1.93e+011 ,1.5e+011 ,7e+010 ,1e+010 ,1e+009 mpdata,prxy,2,0.29 uimp,2,reft, mpdata,a