ANSYS模拟复合涂层堆焊的温度与应力场分析

"复合涂层堆焊温度场应力场模拟 - 牟睿敏，周霞，王越，徐晓明 - 大连理工大学工程力学系，大庆油田第九采油厂地质大队" 焊接技术在现代工业中扮演着至关重要的角色，而复合涂层堆焊作为一种特殊的焊接工艺，被广泛应用于机械制造、航空航天等领域，以增强工件表面的耐磨性、耐腐蚀性和其它性能。然而，焊接过程中产生的高温会导致材料的热变形和内部应力，这些因素可能影响焊接件的结构完整性和工作性能。因此，对焊接温度场和应力场的精确模拟是理解和优化焊接过程的关键。 本文的研究主要基于有限元分析（FEA）软件ANSYS，该软件在工程领域中被广泛应用，因为它能提供复杂的热力和结构分析。牟睿敏、周霞、王越和徐晓明利用ANSYS的高级编程语言APDL（ANSYS参数化设计语言）编写程序，模拟了25钢平板进行多道复合涂层堆焊时的温度场和残余应力场。在焊接过程中，热源通常被视为沿焊接路径移动的高斯分布，这种模型能更真实地反映实际焊接过程中的热输入情况。 通过三维动态模拟，研究人员得以分析焊接过程中温度如何随时间变化，以及这种变化如何影响材料的应力应变状态。计算结果显示，焊接层间温度的选择对残余应力的降低和焊接质量的提高有显著影响。合适的焊接间隔温度可以减少因快速冷却引起的内应力，从而改善焊接接头的稳定性。 此外，这项研究还为探究焊接残余应力的消除方法提供了理论基础。焊接残余应力的控制对于防止焊接裂纹、减小变形以及提高焊接结构的疲劳寿命具有重要意义。未来的研究可能会进一步探讨不同焊接工艺参数、涂层材料和冷却策略对焊接温度场和应力场的影响，以期实现更高效、更可靠的焊接解决方案。 关键词：焊接温度场；残余应力场；有限元分析；复合涂层堆焊；ANSYS；APDL 这篇首发论文展示了利用先进计算工具对复杂焊接过程进行模拟的可能性，对于理解和优化复合涂层堆焊工艺，以及提升焊接质量和安全性具有深远的实践意义。