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第**卷第**期机械工程学报Vol.**No.*
20***
年月JOURNALOFMECHANICALENGINEERING***20**
DOI：10.3901/JME.20**.**.***
焊接结构残余应力与变形中的热力耦合问题简析
-
1，212
王苹方洪渊董平沙
(1.哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室哈尔滨150001
2.密西根大学船体制造与海洋工程系安娜堡48109)
摘要：本研究针对焊接结构设计与制造中的基础问题，借助力学基本理论，研究一维刚性约束杆单元在热-力耦合过程的应
2T1-Bar
力与应变的演化过程，提出压缩塑性区产生的必要条件为温差达到△。在满足力与力矩平衡条件下，将理论扩展
至二维平板，提出3-Bar模型研究焊接的加热、冷却过程对二维板纵向残余应力、变形的影响，并将此模型应用于屈曲变形
火焰调修工艺中。研究发现，3-Bar模型中局部加热条带的宽度即为焊接塑性区的宽度；焊接塑性区的纵向残余应力接近材
料屈服强度；塑性区大小，尺寸及其所在位置为控制焊接接头设计的关键，塑性区应尽可能接近并对称于中性轴分布，避免
产生附加变形；火焰调修时自第二个热循环作用起，残余应力与塑性应变均无法发生改变，调修中反复加热同一区域为无用
功；将加热温度峰值与加热宽度输入3-Bar模型，可预测火焰调修控制变形效果。
：3-Bar
关键词焊接结构；塑性区；模型；火焰调修
中图分类号：TG156
Thermo-mechanicalProblemsforUnderstandingResidualStressesand
DistortionsinWeldedStructures
WANGPing1,2FANGHongyuan1DONGPingsha2
(1.StateKeyLaboratoryofAdvancedWeldingandJoining,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,
China；
2.DepartmentofNavalArchitectureandMarineStructure,UniversityofMichigan,AnnArbor48105,USA)
AbstractTounderstandthebasicproblemsinthedesignandmanufactureofweldedstructures,theevolutionofstressandstrainin
：
thethermal-mechanicalcouplingprocesswascarriedoutbyusingone-dimensionalrigidbarelements.Thenecessaryconditionfor
thecompressiveplasticzoneswasproposed,wheretemperaturedifferencesreached2
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