Моделирование остаточных напряжений при лазерной сварке

Abstract

Представлены математическая модель и расчет деформаций и напряжений, возникающих при лазерной сварке стального листа. Для определения температурного поля используется уравнение теплопроводности с конвективным членом, решаемое методом функции Грина. Модель фазовых превращений базируется на диаграмме непрерывного охлаждения свариваемой стали и уравнениях Авраами, Коистинена и Марбургера. При определении временных и остаточных напряжений в зависимости от термической нагрузки и фазовых превращений учитывается связь термофизических параметров с температурой и фазовым составом стали. В модели напряжений учитывается структурная и трансформационная деформация.

Mathematical and digital models of strains and stresses formed in laser welding of steel plates are described. The heat conduction equation comprising a convection term, which is solved by the Green function method, is used to determine the temperature field. The model of phase transformations is based on the diagram of continuous cooling of the steel welded, as well as on the Avrami and Koistinen-Marburger equations. The relationship of thermal-physical parameters with temperature and phase composition of the steel is taken into account in evaluation of temporary and residual stresses, depending upon the thermal load and phase transformations. The model allows for the structural and transformation deformation.