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焊接是指两种及以上的同性或异性材料采用原子(分子)间的扩散与渗透方式而实现永久性的连接工艺过程。环焊缝是石油化工管道最普遍的连接方式,因此正确认识管道环焊缝在焊接过程中的温度场、应力场与应变场是对其安全运行与有效地修护的重要保证。本文在调研了大量的国内外焊接温度场与应力场的理论研究之上,总结了其有限元焊接模拟成果,最后确立运用通用有限元软件ANSYS的二次开发APDL编制管道环焊缝热分析程序和应力分析程序,从而实现ANSYS的间接耦合法的焊接模拟。焊接残余应变(固有应变)与焊接残余应力的概念和两个残余应力生成的力学模型是更好地认识焊接过程与残余应力形成过程的基础；同时焊接温度场和应力场有限元理论是ANSYS建模模拟的基础。本文以上述两大方面理论为基础之上,主要进行的研究工作有：(1)详细地阐述了APDL编制管道环焊缝的热分析程序与应力分析程序的建模过程：1)确定两个程序的一体转换单元；2)分析两个程序所需的材料参数;3)阐述热分析程序的非线性移动热源；4)简述热分析结果导入应力分析程序的过程以及各个程序所必须的ANSYS设置。(2)在ANSYS软件平台下运行正对管道环焊缝的APDL编制的两个程序,对温度场与应力应变场做了详细的分析,并得到了其变化规律。(3)在ANSYS软件平台下运行不同错边量(0.0005m、0.001m)缺陷的管道环焊缝的APDL编制的两个程序,对结果进行了分析,运用MATLAB软件对错边缺陷的环焊缝残余应力增量沿管道轴向位置进行了拟合并得到了有规律性的分布关系。(4)分析管道环焊缝的焊材不匹配性,运用APDL编制M=0.8、1和1.2的三个不同强度匹配系数焊接模拟分析程序,并得到了有规律性的残余应力与应场分布影响规律,又对环焊缝的三种匹配性的屈服强度进行了定性的分析。进行了含残余应力条件下5MPa、10MPa和15MPa的三个不同管道内压等级的有限元模拟分析,得到了沿距环焊缝距离的管道的等效应力分布。本文研究的管道环焊缝得到的有限元法分析结论将有助于工程技术人员更清晰地认识管道环焊缝的的残余应力的分布、不同焊材匹配对残余应力与强度的影响、选择有效的消除残余应力的措施以及在内压作用下环焊缝的残余应力影响宽度等问题,为更好地保证管道工程质量打下基础。