筒体结构件

第４８卷第２４期

机械工程学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦ

Ｖｂｌ．４８

Ｄｅｃ．

ＮＯ．２４２０１２

２０１２年１２月

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ

ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ

ＤｏＩ：１０．３９０１／ＪＭＥ．２０１２．２４．０４４

复杂航天简体结构件的焊接应力应变演变规律水

卢振洋１

蒋凡１

王龙２

陈树君１

北京１０００７６；

薛忠明３

１００１２４；

ｆ１．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京

２．首都航天机械公司

３．北京卫星制造厂北京１０００８０）

摘要：采用有限元分析手段对复杂航天筒体结构件的纵向和环向焊缝温度场和应力场进行模拟。航天简体焊接采用变极性等离子弧焊工艺，根据变极性等离子弧焊工艺特点使用面高斯热源和圆柱热源的组合热源模型作为变极性等离子弧焊的热源。采用ＡＮＳＹＳ软件中ＡＮＳＹＳ参数化设计语言（ＡＮＳＹＳ

ｐａｒａｍｅ仃ｉｃｄｅｓｉｇｎ

ｌａｎｇｕａｇｅ，ＡＰＤＬ）编写程序，实现变极性等离子弧焊接

热源在筒体结构上加载和移动，完成四道纵缝和两道环缝的焊接热力过程仿真。通过对模拟结果分析，解释复杂简体焊接应力应变的演变过程。发现在焊接过程中纵缝两端有明显的应力．应变释放，交叉部位的变形直接影响到结构整体的尺寸精度。关键词：热源模型温度场变形应力场中图分类号：Ｔ０４０２

ＳｔｒｅｓｓａｎｄＳｔｒａｉｎＥｖｏｌｕｔｉｏｎＲｕｌｅＲｅｓｅａｒｃｈ

ＣｙｌｉｎｄｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅ

ＬＵＺｈｅｎｇｙａｎｇ

１

ｏｎ

ＡｅｒｏｓｐａｃｅＡｌｕｍｉｎｕｍＡｌｌｏｙ

Ｗｅｌｄｉｎｇ

ＣＨＥＮ

ＪＩＡＮＧＦａｎ

１

ＷＡＮＧ

２

Ｌｏｎｇ

ＳｈｕｊｕｎｌＸＵＥＺｈｏｎｇｍｉｎ９３

（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

ＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１２４；

２．ＣａｐｉｔａｌＡｅｒｏｓｐａｃｅＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏｍｐａｎｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７６；３．ＢｅｉｊｉｎｇＳａｔｅｌｌｉｔｅＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＦａｃｔｏｒｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８０）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｓｔｒｅｓｓａｎｄｓｔｒａｉｎｉｎＡｌｕｍｉｎｕｍｃｙｌｉｎｄｅｒｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌａｎｄｃｋｃｕｍｆｅｒｅｎｆｉａｌｗｅｌｄｓｅａｍ

ａｒｅ

ｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ

ａｎａｌｙｓｉｓｔｏｏｌｓ－ＡＮＳＹＳ．Ｔｕｂｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｉｎａｅｒｏｓｐａｃｅｉｓｗｅｌｄｅｄｂｙｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｐｏｌａｒｉｔｙｐｌａｓｍａ

ａｒｃ

ａｒｃ

ｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅ

ａｒｅｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｖａｒｉａｂｌｅ

ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖａｒｉａｂｌｅｐｏｌａｒｉｔｙｐｌａｓｍａ

ｗｅｌｄ，ｓｕｒｆａｃｅｈｅａｔ

ｓｏｕｒｃｅ

ａｎｄｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｈｅａｔ

ｓｏｕｒｃｅ

ｐｏｌａｒｉｔｙｐｌａｓｍａ

ａｒｃ

ｗｅｌｄ．ＴｈｅｐｒｏｇｒａｍｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏａｃｈｉｅｖｅｌｏａｄｉｎｇａｎｄｍｏｖｉｎｇｖａｒｉａｂｌｅｐｏｌａｒｉｔｙｐｌａｓｍａａｒｃｆＶＰＰＡｌ

ｗｅｌｄｉｎｇ

ｈｅａｔｉｓｗｒｏｔｅｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅＡＮＳＹＳｐａｒａｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｌａｎｇｕａｇｅ（ＡＰＤＬ）ｉｎ

ｕｓｅ

ＡＮＳＹＳｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｓａｍｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｙｐｅｏｆ

ｍｅｓｈｉｎｇｍｅｔｈｏｄｔｏｂｕｉｌｄｃｏｍｐｌｅｘｃｙｌｉｎｄｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅ

ｗｅｌｄｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｂｙｔｈｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｗａｙｓｏｆｌｏａｄｉｎｇｈｅａｔＳＯＵｒＣｅ．Ｔｈｅ

ｏｆｓｗｅｅｐ

ａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ，ｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｃｙｌｉｎｄｅｒｗｅｌｄｉｎｇｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ．

Ｉｔｉｓ

ｆｏｕｎｄｔｈａｔｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ

ｓｅａｎｌ

ｅｎｄｓｈａｖｅｏｂｖｉｏｕｓｓｔｒｅｓｓ—ｓｔｒａｉｎｒｅｌｅａｓｅｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓ，ａｎｄ

ｃｒｏｓｓ

ｓｅｃｔｉｏｎｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｒｅｃｔｌｙ

ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｔｈｅｓｉｚｅｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｗｈｏｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨｅａｔＳＯＵｒＣｅｍｏｄ …… 此处隐藏：7109字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……