机械工程学报

作者：孙玉杰, 史清宇, 臧勇, 张锁怀, 崔青春

单位：1. 西北机电工程研究所 咸阳 712099;2. 清华大学机械工程系 北京 100084;3. 北京科技大学机械工程学院 北京 100083;4. 上海应用技术大学机械工程学院 上海 201418

关键词：多物理场耦合本构方程,完全隐式积分算法,数值模拟,残余应力,应变分量；

目前高强低合金钢焊接数值模拟中，采用热-力耦合分析时，忽略固态相变效应，残余应力模拟值与试验测量值误差较大。为提高焊接数值模拟精度，根据多场耦合关系，基于传热学、固态相变理论和连续介质力学，建立焊接过程多物理场耦合本构方程，并通过子程序将其嵌入到通用隐式有限元程序中。采用数值模拟与试验分析的方法研究高强低合金钢小试样的自由膨胀试验、相变塑性试验及平板焊接试验应力及各应变分量的演变。研究结果表明：固态相变体积变化引起的相变应变对残余应力有显著影响，不但改变了残余应力的大小，甚至改变了残余应力的符号，考虑相变塑性应变时会降低应力的水平。残余应力改变程度与相变程度有关系：完全相变区影响最大，部分相变区次之，未发生相变区最小。相变应变和相变塑性应变最终大小相当。研究方法为深入了解高强低合金钢焊接过程和焊接工艺优化提供了理论基础。

来源：2019年第20期

《机械工程学报》期刊编辑部

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