刘轶暄，李慧琴，麻永林，邢淑清

(内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010)

Monel－400合金环焊温度场和残余应力场的数值模拟

刘轶暄，李慧琴，麻永林，邢淑清

(内蒙古科技大学 材料与冶金学院，内蒙古 包头 014010)

采用ANSYS大型通用有限元分析软件，利用APDL语言模拟计算了Monel－400合金环焊温度场。绘制出焊缝熔合线及其附近的热循环曲线，将热分析得到的节点温度作为体载荷进行应力场的数值模拟计算。结果表明：外表面节点x方向的应力刚开始时为拉应力，12 s后转变为压应力，而中间节点和内表面节点x方向的应力始终为压应力，并大于外表面的应力值；外表面节点在y方向的应力为175 MPa，该应力值是屈服强度的76%，中间节点和内表面节点的最高应力为拉应力，z方向的应力分布规律与x方向的应力分布基本相同。

Monel－400合金；温度场；应力场，数值模拟

0 前言

Monel－400是Ni－Cu固溶体的单相奥氏体合金，在中高温的强酸、强碱中具有良好的耐腐蚀性，使其在一些化工和核工业设备制造中占有重要的位置[1]。Monel－400合金焊接性较好，其焊接结构在国外一些国家早已广泛采用。我国近年来也在开发Monel系列合金及其在特殊化工设备中的应用。由于Mone－400合金的热物理性能与普通钢材有较大的差异，在焊接现场中容易出现一些焊接缺陷[2]，其中焊接残余应力的大小直接影响焊接质量的好坏。

为了能够较好地预测焊接残余应力，在此利用ANSYS有限元软件对Monel－400合金圆筒环焊缝进行了数值模拟计算。先是计算温度场，然后将温度场作为应力场计算的初始条件进行焊接残余应力的计算，这为研究实际的焊接残余应力提供了参考依据。……