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焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。通过计算机仿真,对各种焊接现象进行模拟,就可确定焊接各种结构和材料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。
本文在现有螺旋焊管成型器的基础上,设计出一种将钢带连续螺旋成型的小管径复合管成型器,可以有效防止内覆层失稳变形,提高其生产效率。同时运用数值计算的方法,对焊接过程产生的温度场、应力场、变形以及焊后残余应力和变形进行了三维实时动态模拟仿真研究。提出了基于ABAQUS软件的焊接温度场、应力和变形的模拟分析方法。通过编写INP文件,运用内生热的加载方法模拟焊接热源、定义热流密度振幅曲线模拟电弧的移动,获得了不锈钢薄板、内覆不锈钢薄壁焊接温度场和应力场,并对结果进行了分析。同时进行了大量的数值模拟,对薄板材料性质、结构尺寸、焊接热输入等焊接失稳变形的影响因素进行了研究,结果表明薄板结构尺寸、焊接热输入对变形影响较大,而材料性质相对来说影响较小。并计算得到了不同板厚时,焊接热输入与临界失稳板宽之间的相关曲线。
数值模拟结果与传统的分析结果及理论值基本相符,验证了这种方法的可行性。从而为下一步复合螺旋焊管成型时焊接温度场和应力场模拟打下坚实的基础。