外文翻译——高强钢薄壁板间焊接节点的残余应力研究.doc

武汉科技大学本科毕业设计外文翻译 PAGE 1 Residual stress study of welded high strength steel thin-walled plate-to-plate joints part 2: Numerical modeling C.K. Lee*，S.P. Chiew，J. Jiang Thin-Walled Structures 59(2012)120-131 高强钢薄壁板间焊接节点的残余应力研究 第二部分：数值模拟 C.K. Lee*，S.P. Chiew，J. Jiang 薄壁板结构 59期（2012年）120-131页 高强钢薄壁板间焊接节点的残余应力研究 第二部分：数值模拟 摘要： 在当前研究的第二部分中，通过进行顺序耦合热应力分析来模拟RQT701高强钢薄壁板间焊接节点的焊接过程和最终残余热应力分布。与测试结果相比较证实了数值模拟的精确度和可靠性。在完成校验建模过程的准确性后，进行了小规模的参数化研究来探究某些关键焊接工艺参数对残余应力的大小及分布的影响。 关键词：参与应力分布，高强钢，薄壁板间T型和Y型焊接点，焊接工艺参数 1．引论 焊接是一种通过熔化工件和填充料来形成熔池的加工过程，被频繁地在钢结构的构建中使用。在电容焊中，因为高度局部化、不均匀、短暂的热效应以及材料在高温下的非线性性质，引起了残余应力的。焊接过程中可能在高热影响区产生拉伸残余应力进而导致疲劳断裂失效。对于薄壁板连接件，当母材是高强钢的时候，这种效应更加明显，高强钢与传统低碳钢相比常表现出很低的延展性。既然如此，大的残余应力可能影响连接件的疲劳和强度性能。因此，当高强钢用于结构的连接时，对焊接残余应力的更好的估计是必要的。 在焊接过程中，金属内部的热传递以及表面的对流和辐射导致熔化的金属冷却和对流。因此，掌握温度随时间的变化来评估变形和残余应力是必要的。焊接中的热传递过程在残余应力的形成中起到了关键作用。在焊接过程中，结构受热不均匀以至于引起融化带很高的温度梯度。同时，熔体区钢材的微观结构也被改变。热影响区的膨胀效应被附近的材料限制以至于产生了压塑形应变。最后，在冷却过程中，熔化物从附近的材料有限的收缩，拉伸残余应力因此形成。总的来说，焊接是一个复杂热力耦合过程，为了弄清楚不同的关键焊接参数对最终残余应力分布的影响，连续的数值研究被认为是必要的。 为了精确预测焊接残余应力场，有必要建立一个可靠的热学模型来描述分析焊接过程中的热传递过程。Sheng和Chen【1】 在热力分析中合作建立了一个流体流模型。Goldak et al.【2】建议创建可靠的热输入模型的最好的方法是实验测量温度场同时调整热输入值直到达到较好的一致。【3】表明当热源被校正时，用于计算焊接加工的方法足够产生很好的符合预期的残余应力。Masubuchi【4】对一些模拟残余应力的热输入模型做了一个总结。Hibbitt和Marcal【5】用表面热输入和一个冲量方程来描述焊接填充料附加的热。很多研究者【6—11】对不同种类的焊接案例中残余应力建模技术进行了探索。此外，【12-19】对焊接的力学效应做了一些评论。在焊接仿真中，一些简化和假设被频繁的使用来减少计算成本。集成块技术是在数值模拟过程中两个或更多焊接通道被联合进一个块中，是一种最普遍使用到的技术，用于获得精确度和计算成本之间的一个合理的平衡。为了证实这一技术的可接受性，一些研究者调查了不同集成块组合的影响【参见20-24】。 命名表 命名表 A 焊接块横截面积 t 热传播时间 c 比热容 母板厚度 从焊接块继承的热量比率 U 焊接弧电压 E 钢的杨氏模量 A 热膨胀效率 钢的屈服强度 热辐射效率 h 传递效率 斯特藩－玻尔兹曼效率 集成块的高度 P 材料质量密度 I 弧电流 泊松比 Kt 平均冷却速率 焊接角 κ 材料导电率 温度场梯度 焊接块的宽度 模型中时间增量 q 从外界进入焊接块的热量