Influence of preheating of the edge of a steel plate on the intensity of residual stresses formed as a result of electric arc welding

Abstract

Работа посвящена электродуговой сварке с предварительным подогревом кромок пластин движущимся источником. Исследуется влияние ширины источника предварительного нагрева на распределение интенсивности остаточных напряжений. Материал пластины принимается упруго пластическим, деформации малыми. В качестве математической модели используется модель Прандтля-Рейса, где закон Гука заменен законом Дюамеля-Неймана. Упругие постоянные и предел текучести полагаются зависимыми от температуры. В качестве условия пластического течения используется видоизменённое условие Мизиса, в котором учитываются вязкие свойства материала. Источник тепла от электродуговой сварки моделируется с помощью двойного эллипсоида, предложенного Голдаком. Решение задачи находится численно с помощью итерационных методов. В результате анализа интенсивности остаточных напряжений материале пластины, полученных при помощи автоматической электродуговой сварки с предварительным подогревом движущимся источником тепла, делается вывод эффективного использования подогрева с обратной стороны пластины, при этом ширина источника должна быть 20 мм. The work is devoted to electric arc welding with preheating of the edges of the plates by a moving source. The influence of the width of the preheating source on the intensity distribution of residual stresses is investigated. The plate material is assumed to be elastic-plastic, and the deformations are small. As a mathematical model, the Prandtl-Reis model is used, where Hooke's law is replaced by the Duhamel-Neumann law. Elastic constants and yield strength are assumed to be temperature dependent. As a plastic flow condition, a modified Mises condition is used, which takes into account the viscous properties of the material. The heat source from arc welding is modeled using the double ellipsoid proposed by Goldak. The solution of the problem is found numerically using iterative methods. As a result of the analysis of the intensity of residual stresses in the plate material obtained by automatic arc welding with preheating by a moving heat source, it is concluded that heating from the reverse side of the plate is effectively used, while the width of the source should be 20 mm.