基于Marc的MCL焊接机壳焊接模拟分析与工艺优化研究

我公司MCL焊接机壳是由板材、锻件等经拼装、焊接、消应力等过程制造而成。焊接机壳中分面法兰在焊接、消应力后经常出现的一角或对角变形,故选择Marc有限元分析软件,采用数值模拟的计算方法,探索产生变形的根本原因,制定工艺优化改进方案,达到避免出现角变形的现象,打破制约机壳生产进度的瓶颈因素,缩短生产周期与确保制造质量。     

DMCL焊接机壳控制中分面法兰变形的工艺研究

DMCL焊接机壳是裂解气低压缸机组的常用机壳类型之一,其结构沿轴向采用了多段外壳板、两侧端板与中间端板进行拼装、焊接组合而成.该焊接机壳在焊接、消应力等过程中经常造成中分面法兰产生较大的弯曲变形问题,最大的变形量约15mm,超出了加工余量范围.基于Marc开展焊接过程的数值模拟[1],得出结论认为该焊接机壳各个端板与外壳板构成的6道对接环缝在焊接后的横向收缩引起了中分面法兰的弯曲变形.通过调整焊接机壳的拼装焊接顺序与改进刚性支撑形式等工艺措施,达到控制DMCL焊接机壳中分面法兰的变形量≤5mm,满足后续机壳整体加工的余量要求(10mm),解决了制约该类型焊接机壳生产制造的技术难题.     

大型轴流压缩机焊接机壳的静态有限元分析

在建立大型轴流压缩机焊接机壳有限元模型的基础上,对联接螺栓台阶面与上机壳法兰面和上下机壳法兰面之间的接触问题,以及螺栓的预紧问题进行了处理,应用有限元分析软件对模型进行了分析计算.结果表明,所设计焊接机壳静态下的应力和变形均在允许范围内.可进一步对焊接机壳进行动态特性分析,以便为改进设计提供更可靠的理论依据.     

大型轴流压缩机机壳焊接工艺及变形控制

分析了大型轴流压缩机焊接机壳的结构特点,选择(Ar)80%+(CO2)20%富氩混合气体保护焊的焊接工艺方法,并按标准进行了相关工艺试验,通过合理的拼装顺序有效控制了机壳的焊接变形,焊后各项指标达到设计要求。     

采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7 160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象，采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC. Marc通用有限元软件平台，从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头，采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形，即纵向收缩、横向收缩和角变形；将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变，采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明，大型锻焊齿轮在焊接制造后，直径方向收缩量约为11 mm，周向收缩量约为3 mm。     

基于GTN细观损伤模型的激光拼焊板成形极限预测

建立了从细观损伤角度预测拼焊板成形极限的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元逆向法确定了损伤模型中的各损伤参数。采用有限元软件ABAQUS耦合基于Mises屈服准则的弹塑性GTN损伤模型,对拼焊板半球凸模胀形过程进行了数值模拟。设计了拼焊板半球凸模胀形物理试验,试验过程中通过改变试件的宽度得到了不同应变状态下完整的拼焊板成形极限图,并与GTN细观损伤模型预测到的拼焊板成形极限图进行对比分析,验证了GTN细观损伤模型预测拼焊板成形极限图的准确性。     

发电机壳专用焊夹具有设计

根据发电机机壳具体结构形式和精度要求，从考虑其零件安装顺序，定位方法和参焊后卸件方式入手，论述了发电机机壳专用焊夹具有设计，该夹具经济，可靠，安全，保证了产品精度，为大型机壳预焊接的供了一种思路。     

离心压缩机风筒法兰焊接坡口优化的数值模拟研究

本项目基于MSC.Marc软件,针对离心压缩机风筒法兰焊接变形问题开展数值模拟研究,根据工件制造实际,建立了可靠的有限元模型建立方法和焊接过程数值模拟方法,并利用经过验证的方法,计算得到对称坡口对焊接变形的改善效果。     

螺旋板式换热器大直径法兰的拼焊工艺

针对大直径不锈钢法兰拼焊时易产生焊接变形和热裂纹的问题，从大型法兰拼焊变形规律，焊接工艺等方面入手，分析了产生变形和热裂纹的原因，制定了相应的工艺措施，避免了焊接变形和热裂纹的产生，确保了产品质量，提高了生产工效。     

不同有限元软件对Q390钢厚板T型接头焊接残余应力和变形预测精度与计算效率的比较

以Q390高强钢厚板多层多道焊T型接头为研究对象,分别基于ABAQUS、MARC和SYSWELD三款不同的有限元软件平台,开发"热-弹-塑性有限元方法"模拟接头的焊接温度场、残余应力与焊接变形。采用理论方法检验三种数值模拟软件在计算焊接温度场时的热量损失情况。结果表明,通过ABAQUS软件进行多层多道焊温度场的计算时,在后续焊道单元的添加和激活过程中,会造成热量的损失,对此提出了相应的解决方案;另外两个软件对焊接温度场的计算不存在热量损失问题。同时,采用试验方法实测接头的焊接残余应力和焊接变形。通过对比数值模拟结果与试验结果可知,三种不同的数值模拟软件对焊接残余应力都有较高的预测精度。对于焊接变形,ABAQUS的预测精度最高,然而计算时间最长;MARC次之,与ABAQUS相比计算效率提高了55%;SYSWELD对多层多道焊焊接变形的预测精度相对较差,但其计算效率最高,与ABAQUS相比效率提高了66%。为充分利用各个软件的优势进行焊接数值模拟的研究提供了较好的借鉴和参考价值。     

大型轴流压缩机焊接机壳结构设计及优化

针对某型号大型轴流压缩机,基于CAD/CAE现代设计方法,利用Pro/E三维设计软件,在满足互换性的要求下,设计了可以代替铸造机壳的焊接机壳。采用ANSYS Workbench软件对下机壳结构进行静力分析,确定下机壳应力分布和位移;利用DOE优化技术,分析了下机壳外壳板及进、排气筒板厚与机壳变形和质量间的关系。在此基础上,在保证下机壳变形量不增加的情况下,对板厚进行优化,达到机壳减重、节约材料的目的。     

汽轮机高压缸三维热弹性接触模型及其气密性分析

汽轮机高压缸中的高温和高压蒸气经常会造成缸体较大的变形,从而在汽缸法兰中分面产生漏气,为了分析汽缸的气密性,文中结合汽缸温度场和三维弹性接触理论,建立汽缸三维热弹性接触有限元模型。利用建立的模型完成一个100MW汽轮机高压缸的温度场及应力、变形计算,并且应用于实际的高压缸改造。实践表明这些计算结果可以作为汽缸设计的重要依据,从而提高运行中汽缸的安全可靠性。     

铝合金平板钨极氩弧焊数值模拟与残余应力预测

利用ABAQUS有限元软件对铝合金平板钨极氩弧焊(TIG)焊接过程进行了数值模拟.首先应用移动的椭圆高斯分布表面热源作为输入热源,对TIG焊过程中的焊件温度场及应力场进行了模拟计算.高度不均匀的焊接温度场,导致构件中产生较大的残余应力与变形.最后,对冷却后的平板残余应力进行了预测,并将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,两者吻合很好.     

薄壁箱形梁的焊接变形预测

通过试验和理论的结合，对薄壁箱形梁的焊接变形进行了预测。主要采用热弹塑性有限元法分析焊接时梁的变形情况，结果与实际吻合得非常好，为后面预测大型薄壁结构的焊接变形奠定了基础。     

薄壁箱形梁的焊接变形预测

通过试验和理论的结合,对薄壁箱形梁的焊接变形进行了预测。主要采用热弹塑性有限元法分析焊接时梁的变形情况,结果与实际吻合得非常好,为后面预测大型薄壁结构的焊接变形奠定了基础。     

轴流压缩机机壳稳态运行特性的数值模拟

通过有限元软件,对轴流压缩机机壳的静力及热稳态运行时的温度场、应力场和变形场进行了有限元分析。静力分析结果显示,机壳在静载作用下的变形及应力均不大,满足设计要求。热应力分析表明：机壳大部分区域等效应力较低,中腔到排气腔的过渡处及排气腔法兰处应力较高,最大应力值为922MPa,超过了材料的屈服强度;机壳在热膨胀的作用下,排气腔直径扩张19mm左右,并且,机壳有较大的轴向伸长,应加强机壳相应部位的强度及刚度,保证机壳安全可靠地运行。分析结果为轴流压缩机机壳的优化提供了参考。     

井下套管单向挤压承载能力数值模拟

利用有限元软件ANSYS建立了套管承受单向挤扁荷载的非线性大变形分析模型,分析了不同工况下多种规格套管工作应力与变形的关系.分析结果表明,随着服役年限的增长,套管变形经历着一个从弹性变形到塑性变形的时间历程,通过测量套管变形的径缩比能够有效地预测套管的服役状态.该分析为现场采取合理有效的套管损坏预防措施提供了可靠的依据.     

多胀头膨胀天然气井套管修复载荷估算

天然气井套管在地震载荷作用下发生变形,无法进行正常生产。采用特殊的技术使膨胀头下到变形位置后,在外力作用下,对套管膨胀,使其恢复到原来的形状尺寸。使用设计软件CATIA建立了天然气套管和膨胀头的模型,并生成装配模型。在有限元软件ABAQUS内分析了膨胀变形套管需要的载荷,分析中考虑了材料的塑性变形,采用两个膨胀头多套管进行两次膨胀,使总的膨胀载荷降低。计算表明,当套管承受10MPa外压时,第一膨胀头需要的载荷为14418N,第二膨胀头需要的载荷为155744N。当不考虑套管的外压时,第一膨胀头需要的载荷为10751N,第二膨胀头需要的载荷为100480N。     

惯性摩擦焊接钢管焊合区热塑性变形参量场的数值分析

根据金属塑性成形过程的大变形热弹塑性理论和虚功原理 ,建立了惯性摩擦焊接过程温度场、应力场及应变场的有限元热力耦合分析计算模型和有限元列式 ,并在给定边界条件下 ,解算了 34 Cr Mo4钢惯性摩擦焊接头动态温度场、应力场及应变场