机械工程材料

作者：李娅娜, 尹幸福, 张生芳

关键词：温度载荷法, 搭接接头, 焊接变形, 固有应变

以薄板搭接接头为研究对象，分别基于热弹塑性法和温度载荷法建立三维有限元模型和二维壳有限元模型；采用二维壳模型，改变搭接区域单元连接方式（壳单元、CE单元、CP位移耦合和梁单元）进行薄板搭接接头焊接变形模拟，确定最佳单元连接方式，并利用所建三维模型模拟得到的固有应变对优化单元连接方式的二维壳模型进行修正；采用修正二维壳模型对焊接变形进行预测和试验验证，并与三维模型预测方法进行了对比，分析了二维壳模型中焊缝附近网格尺寸与固有应变的关系。结果表明：CP位移耦合连接方式为最佳单元连接方式。采用优化单元连接方式的二维壳模型模拟得到搭接接头上下母材侧边（平行于焊接方向，距焊缝中心125，62.5?mm）最大角变形与试验结果的相对误差分别为1.73%，2.81%，模型预测焊接变形的准确性高。与三维模型相比，二维壳模型的网格数量和计算时间均减少了90%以上，并且计算精度与三维模型相当。固有应变的校核系数与焊缝附近网格尺寸的1.085次幂成倒数关系；当焊缝附近网格尺寸为15?mm时，模拟得到角变形的最大相对误差仅为6.67%。

来源：2025年第8期

《机械工程材料》期刊编辑部

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