Automatic Welding, 2013, №02



2013 №02 (02)

2013 №02 (04)

---

«Автоматическая сварка», 2013, № 2, с. 14-20  

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СВАРНЫХ СТРИНГЕРНЫХ ПАНЕЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВОГО СПЛАВА ВТ20

О. В. МАХНЕНКО, А. Ф. МУЖИЧЕНКО, И. И. ПРУДКИЙ

ИЭС им. Е. О. Патона НАНУ. 03680, г. Киев-150, ул. Боженко, 11, E-mail: office@paton.kiev.ua
 
 
Реферат
Совершенствование методов прогнозирования напряженно-деформированного состояния сварных соединений тонколистовых конструкций является актуальной задачей. Это относится, в частности, к стрингерным панелям из титанового сплава ВТ20, к которым предъявляются требования по обеспечению высокой точности и прочности при циклических нагрузках. Проведено математическое моделирование в общей трехмерной постановке напряжений и деформаций в условиях автоматической дуговой сварки неплавящимся электродом прорезным швом малых образцов (400x100...200x2,5 мм) с одним ребром жесткости и полноразмерных стрингерных панелей (1100x550x2,5 мм) с четырьмя ребрами жесткости. Исследовано влияние предварительного упругого растяжения листа и ребер жесткости на остаточное напряженно-деформированное состояние панелей. Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния для различных вариантов сварки образцов показали, что малая ширина образцов панелей (100 мм) недостаточна для определения влияния растяжения на остаточные напряжения и целесообразно применение для этих целей образцов шириной как минимум 200 мм. Результаты численных расчетов напряженно-деформированного состояния для различных вариантов сварки стрингерных панелей показали принципиальную возможность проведения в настоящее время таких расчетов в общей трехмерной постановке для крупной сварной конструкции с большим количеством сварных швов, но при достаточно длительной затрате времени на расчет. Библиогр. 20, табл. 3, рис. 9.
 
Ключевые слова: сварные стрингерные панели, титановый сплав ВТ20, сварочные напряжения и деформации,
метод предварительного упругого растяжения, математическое моделирование

Поступила в редакцию 19.09.2012
Опубликовано: 24.01.2013

1. Кузьминов С. А. Сварочные деформации судовых корпусных конструкций. — Л.: Судостроение, 1974. — 285 с.
2. Винокуров В. А. Сварочные деформации и напряжения. — М.: Машиностроение, 1968. — 235 с.
3. Талыпов Г. Б. Сварочные деформации и напряжения. — Л.: Машиностроение, 1974. — 280 с.
4. Prediction of deformation for large welded structures based on inherent stain / Yu Luo, D. Deng, L. Xie, H. Murakawa // Trans. JWRI. — 2004. — 33, № 1. — P. 65–70.
5. Махненко В. И. Расчетные методы исследования кинетики сварочных напряжений и деформаций. — Киев: Наук. думка, 1976. — 320 с.
6. Distortion control for large maritime and automotive structures coupling with stamping simulation SYSWELDV2004 / F. Boitout, D. Dry, Y. Gooroochurn et al. // SYSWELD Forum 2005, Weimar, Sept., 2005. — P. 107–120.
7. Camilleri D., Gray T. Optimization of welded lightweight multiple-stiffener plate structures to minimize unwanted shape distortion // Welding and Cutting. — 2006. — № 6. — P. 320–327.
8. Deng D., Ma N., Murakawa H. Finite element analysis of welding distortion in a large thin-plate // Transactions of JWRI. — 2011. — 40, № 1. — P. 89–100.
9. FEM analysis of 3-D welding residual stresses and angular distortion in T-type fillet welds / N.-X. Ma, Y. Ueda, H. urakawa, H. Maeda // Ibid. — 1995. — 24, № 2. — P. 115–122.
10. Simulation of welding deformation for accurate ship assembly (Report 3) / S. M. Gu, H. Murakawa, Y. Ueda et al. // Ibid. — 1996. — 25, № 1. — P. 69–79.
11. Deo M. V., Michaleris P. Mitigation of welding induced buckling distortion using transient thermal tensioning // Sci. and Technology of Welding and Joining. — 2003. — 8, № 1. — P. 49–54.
12. Лобанов Л. М., Махненко О. В., Зайфферт П. Расчетное прогнозирование сварочных деформаций при изготовлении плоских секций с целью снижения объема пригоночных работ // Автомат. сварка. — 1997. — № 1. — С. 21–24.
13. Автоматизированная термическая правка сварных тонколистовых конструкций / Б. Е. Патон, Л. М. Лобанов, Г. А. Цыбулькин и др. // Там же. — 2003. — № 7. — С. 3–8.
14. Махненко О. В., Мужиченко А.Ф., Зайфферт П. Использование математического моделирования при термической правке судостроительных панелей // Там же. — 2009. — № 1. — С. 10–16.
15. Физические свойства сталей и сплавов, использованных в энергетике: Справочник / Под ред. Б. Е. Неймаркa. — М.-Л.: Энергия, 1967. — 240 с.
16. ГОСТ 22178–76. Листы из титана и титановых сплавов. Технические условия. — М.: Стандартинформ, 2005. — 27 с. — Введ. 01.07.2005.
17. ГОСТ 19807–91. Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки. — М.: Стандарт, 1991.— 7 с.
18. Зиновьев В. Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах: Справочник. — М.: Металлургия, 1989. — 384 с.
19. Рыкалин Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. — М.: Машгиз, 1951. — 296 с.
20. Numerical methods for the prediction of welding stress and distortions / V. I. Makhnenko, E. A. Velikoivanenko, V. E. Pochinok et al. — 1999. — 13, № 1. — 146 p. — (Welding and Surf. Rev.).