高頻直縫焊接不銹鋼管的質量取決于焊接質量，而要保證焊接質量，就必須優化匹配焊接參數，得到合理的感應加熱溫度場，控制其殘余應力大小，才能進一步保證焊縫的組織性能。目前，對于高頻焊接殘余應力和影響因素的研究還不夠深入。

 浙江至德鋼業有限公司建立了直縫焊接不銹鋼管高頻焊接成型的三維有限元模型，利用高頻感應加熱的磁—熱雙向耦合，得到了熱影響區的三維溫度場分布，以此作為高頻焊接熱源，通過加載高頻熱源得到焊接溫度場，經過間接法模擬計算，得到了整個管體高頻焊接的溫度場和殘余應力場，并分析殘余應力的分布規律。具體的研究成果如下：

 1. 針對直縫焊接不銹鋼管高頻感應焊接沒有一個固定的移動熱源，模擬求解時不能選取ANSYS的典型熱源模式，而是利用程序控制的物理環境法實現了磁—熱耦合，在ANSYS軟件中建立了管坯感應加熱的三維有限元模型。通過模擬計算，得到了V角邊緣熱影響區的溫度分布，以此作為求解應力場加載的熱源。

 2. 根據高頻焊接成型的溫度條件，選取恰當的溫度截面，記錄每一個點的溫度值和坐標值，利用數組程序實現焊接熱源的加載，求解整體管溫度場并且記錄每一步溫度場，以此作為求解殘余應力場的載荷。

 3. 通過二次開發程序控制實現了高頻感應加熱的溫度場—應力場雙向耦合，選擇恰當的時間步，利用間接耦合法求解了高頻感應焊接的殘余應力場。

 4. 通過后處理得到溫度場和殘余應力場的變化規律，模擬結果表明僅在焊縫和熱影響區存在較大的殘余應力，這與浙江至德鋼業有限公司的焊接不銹鋼管研究所分析研究結論基本一致。利用有限元分析能得到精確的殘余應力變化規律。通過殘余應力路徑分析，上下表面殘余應力值相差很小，且基本分布規律一致。另外焊縫附近軸向殘余應力較大，其中有些數值接近材料的屈服強度。

  至德鋼業在以上幾方面取得了一定的階段性成果，達到了課題研究的預期目標。但由于高頻不銹鋼焊管感應焊接的殘余應力涉及領域較多，與本論文研究相關的很多問題還有待于進一步研究，如：目前各種材料力學性能參數比較缺乏，特別金屬材料在高溫階段的參數還是空白；高頻感應焊接移動熱源的求解目前還沒有研究；高頻焊接殘余應力的形成原因及規律趨勢沒有理論支持；不同焊接參數對高頻感應焊接殘余應力的影響研究等等?？傊?，直縫焊接不銹鋼管高頻感應焊接殘余應力的模擬研究是一項非常有意義的工作，其任務也非常艱巨，今后還有待于進一步深入研究。