ANSYS论文：ANSYS 板单元 焊接变形 数值模拟 变形控制

1、. ANSYS论文：板单元焊接变形的数值模拟与控制研究【中文摘要】钢箱梁结构具有自身质量轻、结构简单、承载能力大的特点,目前广泛应用于大型斜拉桥和各类高架桥梁。正交异性板单元是组成钢箱梁的主要构件,这种板单元结构由面(顶、底)板、纵向U肋和横隔板组成,一般横隔板在桥面钢箱梁制造或现场安装时进行组装焊接,而在生产车间组装的的通常是焊接有U型肋的板单元结构。目前常见的板单元结构上焊接三到五个加劲U形纵肋,在焊接U型纵肋时,板单元主要发生四种形式的焊接变形,即纵向收缩变形、横向收缩变形、纵向面外弯曲变形和角变形。板单元制造过程中产生的这些焊接变形对其性能、尺寸精度和稳定性产生不良的影响,对钢箱梁拼装

2、生产也是不利的,由于建造桥梁时板单元数量多,制造工作量大,一旦没有得到有效控制,将损失巨大。本文在前人研究的基础上,运用大型通用的有限元分析软件ANSYS,对焊接过程产生的温度场、应力场以及焊后的残余应力和变形进行了三维实时动态模拟的研究,并针对典型顶板单元上焊接U肋的问题进行实例计算。在模拟计算时,利用ANSYS软件的热结构耦合功能,采用间接法,先计算焊接温度场,再以温度场的计算结果作为结构分析的载荷进行焊接应力和应变的计算,运用生死单元方法得出了不同时刻的温度分布.【英文摘要】Steel box girder structure is used widely in large cable-

3、stayed bridge and various elevated bridge because of its own quality light, simple structure, the characteristics of large carrying capacity. Orthotropic plate unit is the main component of steel box girder, it consists of steel plate(top、bottom)、U-rib and diaphragm plate. The diaphragm plate genera

4、lly is assembled and welded while steel box girder bridge deck manufacturing or installing on-site, and the plate unit that welded U-rib is assembled in th.【关键词】ANSYS 板单元 焊接变形 数值模拟 变形控制【英文关键词】ANSYS Plate unit Welding deformation Numerical Simulation Deformation control【目录】板单元焊接变形的数值模拟与控制研究 摘要 4-5 Ab

5、stract 5-6 第1章 绪论 9-16 1.1 选题的背景 9-11 1.2 焊接数值模拟技术的发展及现状 11-151.2.1 焊接热分析研究现状 11-12 1.2.2 焊接应力和变形数值模拟 12-13 1.2.3 数值模拟存在的问题和研究发展方向 13-15 1.3 本文研究的内容和意义 15-16 第2章 基于ANSYS的焊接热过程有限元分析 16-29 2.1 有限元法和ANSYS软件 16-18 2.1.1 有限元法 16-17 2.1.2 ANSYS软件 17-18 2.2 焊接过程的有限元相关理论 18-222.2.1 焊接温度场相关理论 18-19 2.2.2 焊接应

6、力应变场的相关理论 19-22 2.3 基于ANSYS的焊接热过程数值模拟 22-29 2.3.1 ANSYS的热分析概述 22-242.3.2 焊接温度场的模拟 24-26 2.3.3 焊接应力场的模拟计算 26-29 第3章 板单元焊接温度场、应力场及焊接变形场的数值计算 29-53 3.1 模型假设 33 3.2 温度场的计算 33-42 3.2.1 建立有限元模型的建立 33-36 3.2.2 加载计算 36-37 3.2.3 温度场计算结果及分析 37-42 3.3 应力场及变形场的模拟计算 42-52 3.3.1 建立有限元模型 42 3.3.2 加载计算 42 3.3.3 应力场计算结果及分析 42-49 3.3.4 焊接变形场的计算结果及分析 49-52 3.4 本章小结 52-53 第4章 板单元焊接变形的分析与控制措施 53-65 4.1 板单元焊接变形的分析 53-59 4.1.1 板单元焊接变形的种类 53-54 4.1.2 板单元焊接变形产生的原因和影响因素 54-56 4.1.3 板单元焊接变形数值模拟值与试验测量值的比较 56-59 4.2 板单元焊接变形的控制 59-65 4.2.1 焊接前的补偿控制 59-62 4.2.2 焊接中的优化工艺控制