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首页> 外文期刊>Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik >Numerische Vorhersage der Strukturen und Spannungen in Erwärmungszone einer mehrschichtigen Schweißverbindung
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Numerische Vorhersage der Strukturen und Spannungen in Erwärmungszone einer mehrschichtigen Schweißverbindung

机译：多层焊接接头加热区结构和应力的数值预测

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Den Schweißprozeß begleiten hohe Temperaturen und hohe Temperaturgradienten (konzentrierte Wärmequellen mit großen Kapazitäten). Große Temperaturänderungen (von der Umgebungs- bis zu der Schmelztemperatur) sind die Ursache der Phasenumwandlungen. Sie führen zu inhomogenen Dilatationen. Große Temperaturgradienten und Dilatationen, verursachte durch die Phasenumwandlungen, sind die unmittelbare Ursachen der Spannungsentstehung. In der Praxis führt das oft zur Beschädigung der geschweißten Elementen. Die numerische Vorhersage der Span-nungszuständen erlaubt die Abschätzung dieser Vorgänge, die den Schweißprozeß begleiten, sowie den Auswahl der entsprechenden Schweißtechnologie. Die Arbeit entält das Modell der numerischen Simulation der Phasenumwandlungen, der Momentanen- und Eigenspannungen, und der numerischen Vorhersage der Phasen zusammesetzung (experimentell verifiziert). Die elasto-plastische Zustände wurden aufgrund der thermo-plastischen Theorie mit isotropen Verfestigung und der Huber-Mises Bedingung bestimmt. Im numerischen Modell der Spannungen wurden Änderungen der thermo-physikalischen Parametern von der Temperatur und von der aktuellen Phasenzusammensetzung berücksichtigt. In dem vorgeführten Modell wurde der Einfluß der Erwärmungs- und Abkühlgeschichte auf die Bildung der Phasen und der Spannungen bei mehrschichtigem Schweißen analysiert. Die Aufgaben wurden mit der Methode der finiten Elementen, für eine Stirnverbindung erhaltene mit verdeckten Lichtbogen, gelöst. Das Temperaturfeld wurde numerisch aus der Fourier-Kirchhoff-Gleichung mit dem Konvektionsglied, mit der Methode der elementaren Bilanzen, berechnet. Im numerischen Modell wurden die wichtige Erscheinungen berücksichtigt, die das Lichtbogenschweißen begleiten, und nämlich: das Schmelzen der Elektrode, das Aufschmelzen des Grundwerkstoffs, die Bildung und Erstarrung des Schweißbades.
机译：焊接过程伴随着高温和高温梯度（具有大容量的集中热源）。大的温度变化（从环境温度到熔化温度）是相变的原因。它们导致不均匀的膨胀。由相变引起的大的温度梯度和膨胀是电压产生的直接原因。实际上，这经常导致对焊接元件的损坏。电压状态的数值预测可以估算与焊接过程相关的这些过程，并选择合适的焊接技术。该工作包含相变数值模拟，瞬时应力和残余应力的模型，以及相组成的数值预测模型（已通过实验验证）。根据各向同性硬化的热塑性理论和Huber-Mises条件确定弹塑性状态。在电压的数值模型中考虑了温度和电流相组成的热物理参数的变化。在提出的模型中，分析了加热和冷却历史对多层焊接中相形成和应力的影响。使用有限元方法解决了这些问题，该方法是针对具有隐藏弧的面连接而获得的。使用对流元素，使用基本平衡法，通过傅里叶-基尔霍夫方程对温度场进行数值计算。数值模型考虑了电弧焊所伴随的重要现象，即：电极熔化，基材熔化，焊池的形成和凝固。

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