Моделирование высокоградиентных температурных полей, обусловленных процессом сварки конструкций из углеродистых и высоколегированных конструкционных сталей

Миронова Л.И.

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)

Нигай Р.М.

Российский университет транспорта (МИИТ), Москва

Ключевые слова: температурное поле, сварка, сварное соединение, уравнение теплопроводности, интерполяционный сплайн, полином.

Аннотация. Предложен метод моделирования высокоградиентных температурных полей в процессах сварки оболочечных конструкций из углеродистых и высоколегированных конструкционных сталей на основе графоаналитического метода изучения поведения функции, определяемой дифференциальным уравнением теплопроводности. Метод заключается в аппроксимации семейства интерполяционных кубических сплайнов, построенных по результатам экспериментальных данных, полученных в процессе сварки оболочечных элементов, один из которых условно рассматривался как пологая оболочка. Отмечены особенности конструктивной формы свариваемых элементов и технологического процесса сварки, которые существенно влияют на распределение температурных полей в соединении. Приведены результаты измерения температуры в реперных точках сварного контура и графическое распределение температурного градиента по высоте соединения. Получены аналитические зависимости распределения температурных полей, обусловленных особенностями конструкции сварного соединения и сварочного процесса.

Modeling of high-gradient temperature fields caused by the welding process of structures made of carbon and high-alloy structural steels

Mironova L.I.

Moscow Aviation Institute (National Research University)

Nigay R.M.

Russian University of Transport (MIIT), Moscow

Keywords: temperature field, welding, welded joint, heat equation, interpolation spline, polynomial.

Abstract. A method is proposed for modeling high-gradient temperature fields in the welding processes of shell structures made of carbon and high-alloy structural steels based on a graphoanalytic method for studying the behavior of a function determined by the differential equation of thermal conductivity. The method consists in approximating a family of interpolation cubic splines constructed from the results of experimental data obtained during welding of shell elements, one of which was conventionally considered as a flat shell. The features of the structural form of the welded elements and the welding process, which significantly affect the distribution of temperature fields in the joint, are noted. The results of temperature measurement at the reference points of the welded contour and the graphical distribution of the temperature gradient along the joint height are presented. Analytical dependences of the distribution of temperature fields due to the design features of the welded joint and the welding process are obtained.