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焊后殘余應力和變形主要是由焊接加熱及焊后冷卻過程中產(chǎn)生的大梯度溫度場所導致，殘余應力常常被認為是焊接構件產(chǎn)生冷裂紋、應力腐蝕、脆性斷裂、疲勞斷裂等失效形式的主要因素。隨著計算機性能的提高和有限元分析技術的發(fā)展，焊接過程的數(shù)值模擬與分析逐漸成為人們預測焊接結構殘余應力與變形的一種重要手段。
在厚板焊接中，考慮到焊接方法中熔寬及熔深大小的局限性，一般工程上采用多層多道焊的方法。目前廣泛采用的模擬焊縫材料增減的有限元分析方法有三種：生死單元法、靜態(tài)單元法和節(jié)點動態(tài)松弛法。
（1）生死單元法是在焊接之前把焊縫單元先“殺死”，其原理是將其材料參數(shù)乘以一個很小的接近于零的因子，隨著焊縫金屬的添充這些“死單元”再逐步被激活，此時單元的材料屬性恢復到真實值。而在使用生死單元法分析時，由于“殺死”的單元的節(jié)點在激活前不參與有限元計算，“殺死”的單元無法和“活單元”的節(jié)點進行協(xié)調(diào)變形，使這些“死單元”在激活之后與已經(jīng)激活的單元的網(wǎng)格發(fā)生畸變，導致計算結果出錯甚至計算終止。
（2）靜態(tài)單元法是在焊道未填充之前將代表焊道單元的材料性能按比例縮小為一個較小的值以減少對母材和已填充焊道的影響，當焊道填充時，單元的材料屬性恢復到真實值。而使用靜態(tài)單元法分析時，在單元的材料性能設置很小的情況下，剛度矩陣元素差異很大，從而導致計算求解的困難，有限元分析的效率會大大降低，甚至計算不收斂。
（3）節(jié)點動態(tài)松弛法主要分析大變形、大位移的焊接問題。針對合金板的多層多道焊應力的模擬問題，采用靜態(tài)單元法進行有限元分析，主要討論不同的靜態(tài)單元參數(shù)模擬結果的差異，通過對模擬的數(shù)據(jù)分析而得到最佳的靜態(tài)單元參數(shù)。研究得到的結論對采用靜態(tài)單元法模擬焊接力學問題中如何平衡計算精度與計算時間有一定的參考價值。
研究中分析所建立的模型是基于兩塊300mmX150mmX4mm的合金板，將兩塊板沿長度方向采用V形坡口焊焊接在一起。焊接后工件的尺寸為300mmX150mmX4mm。 采用兩層焊，每一層焊一道，第一道焊結束后不需要冷卻，直接進行第二層焊。
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