角焊溫度場影響因素的有限元分析

李卓明

（同濟大學 汽車學院，上海 201804）

角焊溫度場影響因素的有限元分析

李卓明

（同濟大學 汽車學院，上海 201804）

本文采用有限元軟件ANSYS對角焊模型的溫度場影響因素進行分析和研究。通過選取三組不同的熱輸入值和焊接速度，運用控制變量法深入了解焊接熱輸入及速度對溫度場的影響。仿真結(jié)果表明，隨著熱輸入值增大，熔合區(qū)在X、Z向上的寬度都會增大，高溫區(qū)在Z向上的寬度也會增大；隨著焊接速度增大，熔合區(qū)和熱影響區(qū)在Z向上的寬度都會減小，高溫區(qū)在Z向上的寬度也會減小。

角焊模型 溫度場 有限元分析

引言

在汽車結(jié)構(gòu)件焊接中，角焊縫是最基本和最重要的接頭形式之一。由于其結(jié)構(gòu)形狀和散熱條件的特殊性，往往焊縫的冷卻速度較快，不僅其根部容易產(chǎn)生未焊透的情況，而且在冷卻后還將形成較大的應(yīng)力集中。因此，研究和掌握角焊的溫度場影響因素便顯得尤為重要。

1 角焊模型溫度場分布

本文選擇了一種簡易支架作為典型的角焊模型。該支架由兩塊鋼板互成直角組成，材料均為16Mn低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼，通過采用非均勻網(wǎng)格劃分的方法建立有限元模型，并加載溫度熱源及熱對流載荷。根據(jù)熱量公式及實際焊接參數(shù)，計算確定熱輸入值為1892℃。焊接期間，共經(jīng)歷4段等分焊縫，每段焊縫的焊接時間設(shè)定為1s，且每段焊縫間沒有等待時間，考察經(jīng)歷4s、50s及1060s后的溫度場分布情況。

圖1為焊接熱源在t=4s、50s、1060s時的溫度云圖。

圖1 支架模型溫度云圖