机械工程学报

作者：付玲, 易斌, 尹莉, 薛丁琪, 任会礼, 王江超

单位：1. 起重机械关键技术全国重点实验室 长沙 410013;2. 华中科技大学船舶与海洋工程学院 武汉 430074

关键词：焊接失稳变形,感应加热,工艺参数,有限元分析,残余应力；

基金：国家自然科学基金(52071151)和长沙市科技领军人才(kh2201012)资助项目。

针对薄板焊接失稳变形难以在焊后完全矫正的问题，提出采用随焊感应加热工艺对其控制，并研究工艺参数的影响。首先，进行薄板对接接头常规焊接和随焊感应加热工艺试验；通过K型热电偶测量附加感应加热区域瞬时温度，冷却后采用三坐标仪获取接头变形轮廓。对接接头均呈现出马鞍形，但随焊感应加热工艺下焊接变形小于常规焊接的结果。随后，建立对接接头实体单元模型，考虑材料非线性和几何非线性进行热-弹-塑性有限元分析。常规焊接和随焊感应加热工艺下，计算的温度场数据和焊接变形均与试验测量结果基本吻合，验证了热-弹-塑性有限元分析的准确性。最后，通过有限元计算，研究了随焊感应加热区域尺寸和个数对焊接失稳变形控制效果的影响。结果表明，增加随焊感应加热区域尺寸和个数，能获得更好的焊接失稳变形控制效果，优化后的工艺参数可将面外变形减小90%以上。随焊感应加热形成的热拉伸作用显著降低母材区域的残余压应力，提高了焊接结构的稳定性，以此控制甚至消除焊接失稳变形。

来源：2025年第6期

《机械工程学报》期刊编辑部

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