中厚板多道焊接温度场和残余应力场的三维数值分析 - 郑腊梅 - 图文

《热加工工艺》２０１３年２月第４２卷第３期

●焊接技术●

中厚板多道焊接温度场和残余应力场的

三维数值分析

郑腊梅1,戴峰泽1,张永康1,2,任旭东1,杭寿荣

镇江２１２００６）

摘

要：运用有限元分析软件ＡＮＳＹＳ，对两块６ｍｍ厚３１６Ｌ不锈钢平板对接焊的三维瞬态温度场和应力场进行

3

（１．江苏大学机械工程学院，江苏镇江２１２０１３；２．东南大学机械工程学院，江苏南京２１００００；３．镇江市第十中学，江苏

了数值分析。考虑了材料物理性能随温度的变化和周边热对流和热辐射的影响，采用移动的表面高斯分布热源来模拟焊接过程中的热量输入，利用“生死单元”技术模拟焊缝金属的填充、熔化和凝固过程。模拟结果表明，焊件热影响区狭窄，温度场呈移动的纺锤形分布。在垂直于焊缝方向的路径上，残余应力呈典型的Ｗ形分布，焊缝区纵向残余应力为拉应力，最大值达到材料的屈服应力，残余应力分布与中厚板焊接理论吻合良好。

关键词：多道焊；温度场；残余应力场；有限元分析中图分类号：ＴＧ４０４

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－３８１４（２０１３）０３－０１３７－０３

NumericalSimulationonTemperatureFieldandResidualStressFieldofCut

DealbyMulti-passWelding

ＺＨＥＮＧＬａｍｅｉ１，ＤＡＩＦｅｎｇｚｅ１，ＺＨＡＮＧＹｏｎｇｋａｎｇ１，２，ＲＥＮＸｕｄｏｎｇ１，ＨＡＮＧＳｈｏｕｒｏｎｇ３

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｓｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２０１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＤｏｎｇｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００００，Ｃｈｉｎａ；３．ＺｈｅｎｊｉａｎｇＴｅｎｔｈＭｉｄｄｌｅＳｃｈｏｏｌ，Ｚｈｅｎｊｉａｎｇ２１２００６，Ｃｈｉｎａ）

Abstract：Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄｉｎｂｕｔｔ－ｗｅｌｄｉｎｇｏｆｔｗｏ６ｍｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｓｗａｓａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄｕｓｉｎｇＡＮＳＹＳｃｏｄｅｓ．Ａ３－ｄｅｍｉｓｉｏｎａｌｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｗａｓｓｅｔｕｐｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｅｎｔｈａｌｐｙａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｙｗｅｒｅｔａｋｅｎｉｎｔｏｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｏｖｉｎｇＧａｕｓｓｉａｎｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｗａｓｕｓｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｈｅａｔｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｓｔｕｆｆｉｎｇ，ｍｅｌｔｉｎｇ，ｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇｏｆｍｅｔａｌｉｎｗｅｌｄｉｎｇｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｂｉｒｔｈ－ｄｅａｔｈｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｓｈｏｗｓｔｈｅｈｅａｔ－ａｆｆｅｃｔｅｄｚｏｎｅｉｓｎａｒｒｏｗａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｉｓｓｐｉｎｄｌｅ－ｓｈａｐｅｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｏｎａｐａｔｈｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｉｓｔｙｐｉｃａｌＷ－ｓｈａｐｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｉｓｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓ，ｗｈｉｃｈａｌｍｏｓｔｒｅａｃｈｔｈｅｙｉｅｌｄｓｔｒｅｓｓ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｒｏｍｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｇｒｅｅｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｔｈｅｏｒｙ．

Keywords：ｍｕｌｔｉ－ｐａｓｓｗｅｌｄｉｎｇ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ；ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ

中厚钢板是焊接结构生产中不可缺少的重要材料，焊接结构中的残余应力会直接或间接的降低焊接结构的承载能力［１］。ＳＳ３１６Ｌ不锈钢以其优异的耐腐蚀性被广泛应用于化工等行业，但焊接残余应力对腐蚀开裂的影响很大［２］。焊接温度场的准确计算是对焊后残余应力进行准确预见、减少焊接裂纹和提高接头强度与性能的重要手段。文献［１，４］中均利用ＡＢＡＧＵＳ软件研究了１０ｍｍ厚不锈钢板的温度场和应力场分布情况。文献［１］采用高斯分布圆锥

收稿日期:２０１２－１０－１０

基金项目:国家自然科学基金项目（５１１７５２３２）

作者简介:郑腊梅（１９８９-），女，江苏泰州人，硕士研究生，研究方向：表面残

余应力形成仿真与检测技术；电话：１５０５０８５３８３５；

［３］

形热源模型，文献［４］通过施加内生热模拟电弧对平板的加热作用，但是却均忽略了焊缝的实际形状，对焊缝形状做了简化处理。

本文利用有限元软件ＡＮＳＹＳ，采用高斯热源模型，考虑焊缝的实际形状，将每道焊缝的上表面处理为较小弧度的圆弧面，得到了６ｍｍ厚ＳＳ３１６Ｌ不锈钢平板对接焊的三维瞬态温度场和残余应力场分布情况。分析了残余应力场的分布规律及其形成原因，同时将所得结果与参考文献［１，４］中结果对比分析，验证有限元计算的准确性，为进一步研究消除焊接残余应力的方法提供参考。

1有限元模型的建立

模拟对象为自由状态下的两块６ｍｍ厚

Ｅ－ｍａｉｌ：１０１９６８３１３７＠ｑｑ．ｃｏｍ

137

ＨｏｔＷｏｒｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１３，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．３

ＳＳ３１６Ｌ不锈钢板，钢板开６０°Ｖ型坡口对接焊，模型尺寸见图１；焊接工艺参数为：焊接电流２００Ａ，焊接电压３０Ｖ，焊接热效率０．７，焊接速度８．０ｍｍ／ｓ。模型采用两层

两道焊接，焊缝上表面处理为圆弧面，根据对称性取其一半进行分析。瞬态温度场中单元类型为ＳＯＬＩＤ７０单元，应力场分析中单元类型为ＳＯＬＩＤ４５单元。

３０°６表1SS316L不锈钢的物理性能[4]

Tab.1PhysicalpropertiesofSS316L

比热容温度导热系数密度

－１－１－１－１

···／℃／（ＷｍＫ）／（ｋＪｍ－３）ｋｇ℃）／（ｋｇ

热膨胀

系数

弹性

泊松模量

比

屈服强度

／×１０－６℃－１／ＧＰａ１５．２４１６．４３１７．４４１８．２１１８．８３１９．１１１９．３８１９．６６１９．９５２０．７２０．７

／ＭＰａ２７８１９３１５４１４１１３０８６４５２２１３３３

y

x

２０２００４００６００８００９００１０００１１００１２００１４２０１４６０１３．３１１６．３３１９．４３２２．３８２５．０７２６．３３２７．５３２８．６７２９．７６３１．９５３２．００．４７００．５０８０．５５００．５９２０．６３４０．６５５０．６７６０．６９８０．７１９０．７６５０．７６５７９６６７８９３７８１４７７２４７６３０７５８３７４３５７４８６７４３６７３２０７３２０１９５．１１８５．７１７２．６１５５．０１３１．４１１６．８１００．１８１．１５９．２２．０２．００．２６７０．２９００．３２２０．２９６０．２６２０．２４００．２９９０．２２３０．２３３０．２３３１．２３３

５０

１００图１几何模型图２网格模型

密度和比热容，就可以计算出相应的热焓值。

Ｆｉｇ．１ＧｅｏｍｅｔｒｙｍｏｄｅｌＦｉｇ．２Ｍｅｓｈｍｏｄｅｌ

1.3边界条件

焊接结构的边界与外界存在温度差异，边界处会与周围介质进行热交换，主要通过热辐射与对流方式进行，实验表明，高温区热能损失主要通过热辐射。为了方便计算，本文考虑总的换热系数，在除对称面以外所有的外表面施加不同大小的对流换热系数载荷。取对称面为绝热边界条件，并在该面所有节点上施加固定x向（垂直于焊缝方向）的位移约束［６］。

1.1热源模型

在电弧挺度较小、对熔池冲击力较小的情况下，高斯分布的热源应用模式较准确。本文采用的是

ＣＯ２气体保护焊焊接工艺，其热量分布近似于高斯

正太分布热源，因此选用高斯分布的热源。高斯热源的表达式为：

［５］

qｒ=qｍｅｘｐ（－３r２／r２）

·半径（ｍ）；qｍ为最大热流密度（Ｊｍ－２ｓ－１）。

（１）

式中：r为离热源中心的距离（ｍ）；r为电弧有效加热

2中厚板焊接数值模拟结果与分析

2.1温度场模拟结果与分析

根据前面分析所建立的温度场有限元模型，以及在热分析中确定的各项参数，假设环境温度２５℃，计算得到了中厚板焊接的三维瞬态温度场分布情况。

图３、４分别给出焊接和冷却过程中的温度场云图。温度场的形状呈以焊接方向为长轴的椭圆形，焊接热源前方等温线密集，温度梯度大，后方等温线稀疏，温度梯度小。相同位置处，第二道焊接的热影响区比第一道焊接热影响区大。一道和二道焊接中

1.2材料特性

焊接过程中材料ＳＳ３１６Ｌ的热物理性能参数见表１。焊接过程存在着相变潜热，ＡＮＳＹＳ中通过计算不同温度下的焓值将相变问题考虑进去。热焓是关于温度的连续函数，其数学表达式为：

［５］

△H（T）=ρc（τ）ｄτ（２）０

式中：H为热焓；ρ为密度；c为比热容；T为绝对温

度。因此，若已知被焊材料在相变前后随温度变化的

乙T

（ａ）一道中点（ｂ）二道中点（ａ）冷却３０ｓ（ｂ）冷却１００ｓ

图３焊接过程中的温度场云图（℃）图４冷却过程中温度场云图（℃）

Ｆｉｇ．３Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎ

ｗｅｌｄｉｎｇ（℃）Ｆｉｇ．４Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｄｅｌ

ｉｎｃｏｏｌｉｎｇ（℃）

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《热加工工艺》２０１３年２月第４２卷第３期

点最高温度分别为１６６０℃和１９２４℃，远远超过材料

残余应力／ＭＰａ３００

z

２００１００

y

０－１００－０．０６

x

的熔点。无论是焊接过程还是冷却过程温度场都是对称分布的，这是由于文章假设焊接热源处于焊缝的中间位置，所以两边的基体受热作用是对称的。

本文模拟所得温度场结果与文献［１－４］模拟以及实验所得温度场的形状分布以及变化趋势吻合良好，只是由于材料、焊接工艺参数、板材尺寸、热源选择以及模型的简化处理等不同，温度场的具体数值有一定差别，但都在可接受范围之内。这说明用高斯分布的表面热源模拟６ｍｍ厚不锈钢板的焊接过程能够达到满意的效果。

图５给出了焊接接头点７、８、９位置（取样点位于焊接中间平面）的热循环曲线。可以看出取样点均经历两次热循环，焊接过程中加热阶段升温很快，而在冷却过程中温度下降的速度相对缓慢的多。７、８点位于焊缝中心及其附近，因此温度变化剧烈，９点位于焊件边缘，温度变化相对缓慢，最高温度也远远低于７、８点。

第一道焊接时的最高温度达到１６６０℃，而位于焊缝位置的取样点７的最高温度仅１０００℃。分析原

１０００８００温度／℃点７

－０．０４－０．０２００．０２０．０４０．０６

距离／ｍｍ

图６沿路径１残余应力分布

Ｆｉｇ．６Ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓａｌｏｎｇｐａｔｈ１

应力。焊缝两侧８ｍｍ范围内分布着较大的拉应力，远离焊缝残余应力逐渐减小形成压应力，残余拉应力的最大值为２９８ＭＰａ，出现在焊缝中心并超出材料的屈服极限（２８４ＭＰａ），残余压应力最大值为－６４

ＭＰａ。横向残余应力在焊缝及其附近为拉应力，最大

值为１６２ＭＰａ，之后横向应力逐渐减小为零。

图７所示为各向应力沿路径２的分布情况，在焊缝起点和终点纵向残余应力很小，在焊缝中间部位形成稳定的残余拉应力，拉应力稳定值保持在

２９８ＭＰａ左右。横向残余应力在焊接起点和终点为

压应力，在焊缝中间部位形成稳定的拉应力，拉应力最大值１５２ＭＰａ，这说明焊件冷却时纵向收缩引起

６００４００２０００

１０

点９

２．５４点８

７

８４０

９

的应力占主要地位。本文模拟所得残余应力分布趋势与文献［１］中研究所得１０ｍｍ厚钢板的残余应力分布趋势相同，文献［１］中所得纵向残余应力最大值为３００ＭＰａ，文献［４］中所得纵向残余应力最大值为

２８４ＭＰａ，本文结果２９８ＭＰａ，结果比较一致，因而本

文的研究方案是可行的。

２０

４０６０时间／ｓ

８０

１００

残余应力／ＭＰａ３００

z

２００１０００－１００

０

０．０２

０．０４

０．０６

０．０８

０．１０

距离／ｍｍ

图５焊接接头点７、８、９的热循环曲线

Ｆｉｇ．５Ｈｅａｔｃｈａｉｎｉｍａｇｅｏｆｐｏｉｎｔ７，８，９ｉｎｗｅｌｄｅｄｊｏｉｎｔ

因可知，焊接模拟过程中最高温度分布在焊件上表面，而焊缝内部节点的最高温度远低于焊缝表面温度。这说明对于６ｍｍ厚的不锈钢板，表面分布的高斯热源的渗透性不够理想。

x

y

2.2残余应力场模拟结果与分析

本文定义了位于焊件上表面的两条路径，路径

图７沿路径２残余应力分布

Ｆｉｇ．７Ｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓａｌｏｎｇｐａｔｈ２

１垂直于焊缝，路径２沿着焊接方向位于焊缝中心。

如图６所示，路径１上残余应力呈现典型的Ｗ形分布［１］，由于模型对称，各向应力也关于焊缝中心平面对称分布。焊件沿厚度方向（y向）的应力接近于零，残余应力主要为双轴应力，纵向（z向）残余应力为主

3结论

（１）运过ＡＰＤＬ语言实现高斯热源的移动加

载，利用生死单元技术模拟焊缝金属的填充，得到两层两道中厚板焊接的瞬态温度场分（下转第１４２页）

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ＨｏｔＷｏｒｋｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ２０１３，Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．３

用电子显微镜（ＳＥＭ）分析了断口的形貌，见图５。

（２）ＧＴＡＷ试样和ＳＭＡＷ试样的热影响区均出现Ｐｏｐ－ｉｎ现象，这是由于金相中含有具有“魏氏”组织特征的奥氏体相，降低了材料的低温断裂韧性。说明最佳相比例并不是评定双相不锈钢焊接接头综合性能的唯一指标，还需考虑显微组织的微观形态等因素。

（３）根据ＳＥＭ观察发现，ＧＴＡＷ试样和

图５断口ＳＥＭ微观形貌

ＳＭＡＷ试样热影响区出现Ｐｏｐ－ｉｎ现象的微观解释

是，由于裂纹尖端出现了局部脆化区，导致裂纹快速扩展形成的。参考文献：

［１］

ＲｉｍＤａｋｈｌａｏｕｉ，ＢｒａｈａｍＣｈｅｄｌｙ，ＢａｃｚｍａｎｓｋｉＡｎｄｒｚｅｊ．Ｍｅｃｈａｎ－ｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｐｈａｓｅｓｉｎａｕｓｔｅｎｏ－ｆｅｒｒｉｔｉｃｄｕｐｌｅｘｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌ－ＳｕｒｆａｃｅｓｔｒｅｓｓｅｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙＸ－ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００７，４４４（１）：６－１７．［２］

ＤｏｂｒｚａｎｓｋｉＬＡ，ＢｒｙｔａｎＧｒａｎｄｅＭＡｃｔｉｓ．Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｓｉｎｔｅｒｅｄｄｕｐｌｅｘｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｓｉｎｔｈｅｓａｌｔｆｏｇｓｐｒａｙｔｅｓｔ［Ｊ］．ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，１９２（４）：４４３－４４８．［３］［４］［５］［６］

金晓军，霍立兴，张玉凤，等．含表面缺陷的双相不锈钢管道非匹配焊接接头的安全评定［Ｊ］．焊接学报，２００４，２５（４）：３９－４２．王志坚，蒋军，王东坡，等．海洋平台用钢Ｄ３６超大厚度焊接接头ＣＴＯＤ试验［Ｊ］．焊接学报，２００７，２８（８）：１０３－１０７．

任建辉，黄新民，王义厢，等．工艺参数对Ｔ９１钢焊接接头组织与热疲劳性能的影响［Ｊ］．热加工工艺，２０１１，４０（３）：１６５－１６７．

Ｆｉｇ．５ＳＥＭｍｉｃｒｏ－ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｆｒａｃｔｕｒｅ

从图４可以发现，虽然热影响区具有接近最佳相比例（γ／δ=１：１），但却有粗大的铁素体晶粒边界和析出了羽毛状和条块状的奥氏体相，此类奥氏体具有“魏氏”组织的特征，因此大大降低了材料的断裂韧性。说明最佳相比例并不是评定双相不锈钢焊接接头综合性能的唯一指标，还需考虑显微组织的微观形态等因素。

由图５可以看出，无“Ｐｏｐ－ｉｎ”效应的试样起裂区为塑性的韧窝；含“Ｐｏｐ－ｉｎ”效应的试样“Ｐｏｐ－ｉｎ”起裂区为脆性的解理河流花样，而“Ｐｏｐ－ｉｎ”起裂区周围微观形貌为塑性的韧窝。从断口分析可知，“Ｐｏｐ－ｉｎ”效应的产生是由于裂纹尖端出现了局部脆化区，导致裂纹快速扩展形成的。

3结论

（１）ＧＴＡＷ和ＳＭＡＷ两种焊接工艺得到的接头，不管是焊缝区低温（－２０℃）ＣＴＯＤ值还是热影响区低温（－２０℃）ＣＴＯＤ值，采用ＧＴＡＷ工艺得到的试样的低温ＣＴＯＤ值要优于ＳＭＡＷ，且几乎与母材的低温（－２０℃）ＣＴＯＤ值相当。

ＢＳ７４４８：Ｐａｒｔ１：１９９１，Ｆｒａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｔｏｕｇｈｎｅｓｓｔｅｓｔｓ．ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＫⅠＣ，ｃｒｉｔｉｃａｌＣＴＯＤａｎｄｃｒｉｔｉ－ｃａｌＪｖａｌｕｅｓｏｆｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｓ］．

［７］ＢＳ７４４８：Ｐａｒｔ２：１９９１，Ｆａｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓｔｏｕｇｈｎｅｓｓｔｅｓｔ．ＭｅｔｈｏｄｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＫⅠＣ，ｃｒｉｔｉｃａｌＣＴＯＤａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌＪｖａｌｕｅｓｏｆｗｅｌｄｓｉｎｍｅｔａｌｌｉｃｍａｔｅｒｉａｌｓ［Ｓ］．

（上接第１３９页）布。结果显示，焊接过程的温度场呈现

椭圆形分布，高温区呈细长的纺锤形状并且拖尾较长。

［２］ＷｅｎｃｈｕｎＪｉａｎｇ，ＹｕｃａｉＺｈａｎｇ，ＷａｎｃｈｕｃｋＷｏｏ．Ｕｓｉｎｇｈｅａｔｓｉｎｋｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｄｅｃｒｅａｓｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓｉｎ３１６Ｌｓｔａｉｎｌｅｓｓｓｔｅｅｌｗｅｌｄｉｎｇｊｏｉｎｔ：Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｒｅｓｓｕｒｅＶｅｓｓｅｌｓａｎｄＰｉｐｉｎｇ，２０１２，９２：５６－６２．

（２）在温度场的基础上采用顺序耦合，得到中

厚板焊接残余应力场分布。结果表明，纵向应力是主应力，其最大值超过材料屈服应力，是导致焊接变形和材料失效的主要原因。横向残余应力的最大值达到纵向残余应力最大值的５１％。厚度方向的残余应力很小，但非零。参考文献：

［１］

刘克田，王涛，朱宝良，等．高炉底板用钢Ｑ３４５中厚板焊接温度场模拟［Ｊ］．热加工工艺，２０１１，４０（１１）：１８２－１８４．

［３］［４］［５］［６］

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［Ｊ］．机械强度，２００４，２６（０２）：２１８－２２２．

罗金华，梁晓燕，王春明，等．中厚板多道焊接温度场和应力场三维数值模拟［Ｊ］．电焊机，２００６，３６（０８）：３２－３５．

ＡｂｉｄＭ，ＱａｒｎｉＭＪ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓｄｕｅｔｏｍｕｌｔｉ－ｐａｓｓｗｅｌｄｉｎｇｉｎａｐｉｐｅ－ｆｌａｎｇｅｊｏｉｎｔ［Ｊ］．Ｐｒｏｃ．ＩＭｅｃｈＥＰａｒｔＥ：ＰｒｏｃｅｓｓＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０１０，２２４：２５３－２６７．

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