2.3计算模型 12

2.3.1热源模型选择 12

2.3.2有限元模型建立 13

2.3.3材料模型 15

2.4计算过程 16

2.4.1生死单元法 16

2.4.2温度场和应力场的计算 17

第三章 结果和分析 19

3.1温度场的分析计算—结果和验证 19

3.2应力场的分析 24

结 论 31

致 谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1.1研究背景及意义

奥氏体不锈钢具有良好的综合性能、生物相容性和抗腐蚀性，生产使用量上都远远超过其他不锈钢种，是非常优良的钢种材料[1]。根据美国材料实验协会(ASTM)标准，304L不锈钢被定义为奥氏体不锈钢，是低碳钢304不锈钢的变种，属于超低碳不锈钢，电阻率约为碳钢的5倍，它的热导率较低，约为碳钢的1/3，密度大于碳钢，线膨胀系数也比碳钢大50%左右。在低温下具有很好的耐腐蚀性和断裂韧性，具有良好的综合性能，用于制作各种对综合性能（耐腐蚀性和成型性）要求严格的设备和机件，是目前工业上最常用的不锈钢之一[2]。目前，对304L不锈钢进一步地研究已经成为国际上又一新的热点。在焊接过程中，由于焊件的不均匀受热，因此不可避免的会产生残余应力，残余应力的存在会对焊件的承受静载能力、结构断裂行为、疲劳强度、结构刚度、受压杆件稳定性和应力腐蚀构建精度与尺寸稳定性产生重要的影响[3]。因此，研究奥氏体不锈钢焊接残余应力对焊接构件服役安全性评价是具有极其重要的现实参考意义的。

近年来，虽然国内外各大生产领域开始对应力腐蚀裂纹（SCC）进行高度重视和积极研究探讨，但关于304L奥氏体不锈钢多道焊残余应力的论文还是寥寥无几。由于受时间条件和实验条件的限制，所以数值模拟方法成为了研究厚板残余应力的重要手段，本文通过有限元模拟软件ANSYS对304L不锈钢多道焊后焊接接头残余应力进行模拟，通过有限元法分析计算20mm厚和30mm厚的304L不锈钢焊接残余应力，并和实际测试温度场进行比较，验证有限元分析得出的结果，这对研究数值计算方法计算结果与实际测量值之间偏差的来源，焊接残余应力计算模型的改进以及焊接残余应力计算方法的改进等都有着重大意义，而且对304L不锈钢在未来工业生产中得到普及和进行焊接时焊接工艺的选择来说是至关重要的。

1.2国内外研究现状及存在问题

1.2.1焊接过程数值计算的发展

1.2.2焊接应力的研究进展

1.3研究内容

目前，已经出现了许多对于焊接残余应力的研究，但对焊接残余应力进行模拟所得到的计算结果的准确性和一致性还需要进一步的研究，此外，对于构建304L不锈钢残余应力数值计算模型和方法及其焊接温度场和应力场分布特征的研究还相对较少。

本文以厚度为20mm和30mm的304L奥氏体不锈钢的焊接残余应力作为对象，研究数值计算的模型和算法，分析不同厚度之间模拟计算结果以及二维模型与三维模型之间温度场、应力场的异同，并且与实际测试结果进行对比验证，分析计算结果与实际测试结果之间的异同。 304L不锈钢板多道焊接残余应力数值分析(2):http://www.chuibin.com/cailiao/lunwen_205170.html