由于焊接件自身结构的复杂性以及测量手段的限制,在实际生产中,对于焊接内部的温度分布很难进行有效的测量。人们尝试借助理论计算的方法来获得焊接内部的应力分布规律。但是由于焊接过程的特殊性,例如焊接过程的瞬时性、局部性、加热的不均匀性以及传热过程的不稳定性等,使得理论上的分析存在很大的困难。尽管许多科技工作者在焊接过程的理论研究方面建立了一系列研究体系和研究方法,也取得了重大的成果。但是在焊接方面依然存在着这样或那样的问题。采用脉冲放电对含孔洞缺陷的金属构件进行电磁热止裂实验,由于放电过程很短暂且构件温度变化迅速,无法通过实验方法测出某一瞬间的温度值,也不能直观的观察放电瞬间构件内的电流密度分布以及瞬时热应力。尽管可以从解析的角度去考虑上述问题,通过推导出一系列的公式、函数、在由多种假设条件进行解析计算,往往就是因为引入了不合理的假设条件,使得利用解析法得到的结果与实际值有较大的偏差。而采用数值法能充分考虑焊接及放电过程的各种边界条件以及材料的非线性等因素,克服解析法在这方面的缺陷,在实践生活中由广泛的应用。数值法主要有三种方法:有限差分法、有限元法和边界元法。其中有限元法在研究焊接过程中有着广泛的使用,本文采用有限元法即大型软件ANSYS来研究构建的温度场和应力场。本章采用ANSYS有限元分析软件建立316L不锈钢管焊接接头的有限元模型,运用生死单元法实现焊接过程的模拟,分析焊接过程的温度场分布及热应力。建立含孔洞缺陷的焊接接头的三维有限元模型,给出了脉冲放电瞬间焊接接头缺陷处的温度场和热应力。

本章运用ANSYS有限元分析软件模拟了316L不锈钢管焊接件的焊接过程,通过生死单元法求解了焊接过程及冷却后的温度场及应力场分布。结果表明在焊接过程中,内部的温度经历离着急剧的变化,冷却后焊接接头处存在较大的残余拉应力。通过ANSYS有限元建立了含空间球形孔洞缺陷的有限元模型,模拟脉冲放电对孔洞缺陷的影响。得到了放电瞬间孔洞附近的温度场以及电流密度分布。给出了孔洞缺陷附近的应力场分布。结果表明在放电瞬间,孔洞缺陷附近处的温度达到材料的熔点以上,使得孔洞附近发生钝化产生能够抑制孔洞扩展的压应力,改善孔洞区域的力学性能。