基于ANSYS的平板焊接热-结构耦合场数值模拟

采用ANSYS软件对平板焊接过程进行了数值模拟分析,通过APDL语言编写程序,建立平板对接有限元模型,利用体生热率热源模型和“生死单元”法动态模拟了焊缝金属的熔覆过程,最后对焊接过程的温度-应力耦合场进行了模拟。后处理时,通过选择不同方向上的路径进而得到对应的热结构耦合场中的温度变化曲线和残余应力分布曲线,结果显示与实际焊接过程规律相符,为工程实际中焊接模拟的可靠性分析提供了有益参考。     

还原炉挠性夹套的焊接残余应力有限元模拟

夹套是广泛运用在化工、医药等行业设备上的加热冷却装置,夹套焊缝是常常发生开裂泄漏的失效部位,焊接残余应力是导致开裂泄漏的重要因素之一。利用有限元技术对一种新型多晶硅还原炉挠性冷却夹套的焊接过程的温度场、残余应力和塑性应变场进行了数值模拟。借助ANSYS的APDL编程和单元生死技术,采用热-结构直接耦合法,传热分析采用含高斯热源的瞬态过程、应力分析为稳态,材料本构为随温度变化的双线性随动强化弹塑性模型。通过模拟获得焊缝区域残余应力和塑性应变的分布规律,为同类夹套的焊接强度评定提供了有效方法。     

膜式壁管屏焊接温度场及应力场数值模拟

在膜式壁管屏焊接过程中,焊接应力和焊接变形在一定条件下会影响管屏的焊接质量和功能,因此对焊接变形的有效预测是管屏生产制造中必须考虑的问题。利用ANSYS软件的生死单元技术,对膜式壁管屏焊接过程进行数值模拟,分析管屏在温度场和应力场下的变化情况,其结果和实验结果相吻合,验证了数值模拟的可靠性。通过管屏焊接变形分析指导管屏焊机的设计,对焊机上下滚轮节距进行尺寸补偿,保证焊后管屏尺寸达到焊接技术条件,提高管屏焊接质量。     

强化应力及预强化处理对平板焊接残余应力的影响

根据06Cr19Ni10奥氏体不锈钢材料的室温拉伸试验结果,采用ANSYS有限元软件对不同屈服强度下平板焊接过程及焊后强化过程进行了数值模拟分析。结果表明,焊后强化并不能完全消除焊接残余应力,但可以显著改善焊接残余应力的分布;对不同强化工艺下平板的焊接残余应力进行比较,指出对材料进行预强化处理更有利于改善焊接残余应力。模拟分析结果可为应变强化工艺参数筛选提供一定的参考。     

基于有限元分析钢板焊接温度场的影响因素

利用ANSYS软件的APDL语言以及单元"死活"技术模拟焊接的填充过程,较好的模拟焊接加热过程及整个温度场的瞬态变化并实现了参数化编程;利用有限元分析软件ANSYS对钢板焊接温度场进行动态模拟,建立高斯函数热源模型,对各项焊接参数的合理选择和优化提供有效的参考.     

双平板封头结构的焊接残余应力有限元模拟

双平板封头结构最常见的问题是面板与工艺接管焊接部位开裂引起泄漏,而焊接残余应力是重要的影响因素之一。基于ANSYS软件中的APDL语言、单元生死技术以及热-结构间接耦合法对双平板封头结构焊接温度场、应力场进行了数值模拟,获得了焊接残余应力的大小与分布规律。计算结果表明：在焊缝区环向应力水平较高,易诱使焊缝开裂失效;在焊缝附近区域产生了较大压应力,主要是由于焊缝区材料受热向外膨胀而产生。模拟结果为焊接残余应力评定、控制焊接残余应力提供了理论依据,并对提高双平板封头结构的可靠性和安全性具有重要意义。     

基于有限元分析钢板焊接温度场的影响因素

通过对有限元分析方法在焊接温度场中的应用进行研究,利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊接的填充过程,较好的模拟焊接加热过程及整个温度场的瞬态变化并实现了参数化编程,利用有限元分析软件ANSYS对钢板焊接温度场进行动态模拟,建立高斯函数热源模型,对各项焊接参数的合理选择和优化提供有效的参考。     

正交接管焊接残余应力的三维有限元模拟

对正交接管焊接接头的温度场和应力场进行了数值模拟。选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和相变的影响,采用内部热生成和振幅曲线的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程。获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析。     

钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

盾构机刀盘牛腿焊接过程的三维仿真

盾构机刀盘上牛腿部位在掘进过程中的焊缝及其周围部位的开裂及断裂直接影响施工效率和成本。在ANSYS有限元软件二次开发环境下建立了盾构机刀盘牛腿焊接三维模型,并采用双椭球热源模型建立了多层多道焊模型。采用"单元生死"技术数值模拟了牛腿焊接过程中的温度场和应力场分布及其变化规律,结果表明焊缝以及焊缝附近区域的应力水平较高,焊缝处的残余应力为较大的拉应力,其中纵向残余应力要远大于横向残余应力,远离焊缝的区域的应力主要由残余压应力组成,该结果为研究盾构机刀盘牛腿部位的焊接工艺提供了理论依据。     

球罐环焊缝接头残余应力的三维非线性有限元分析

建立了球罐环焊缝焊接温度场和焊接应力应变场三维移动热源有限元分析模型,考虑了材料的热物理性能和力学性能随温度而变化,应用单元生死技术模拟焊接填充过程,模拟计算出移动热源作用下的温度场,以及以温度场为基础的环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律:温度场结果表明,由于焊接的热输入和速度不同,以及热源加载体积不相等,每道焊接的最高温度均不相等。应力场的分析结果表明,在球罐内表面的焊缝及近缝区,呈现双向残余拉应力(经向和周向),而在外表面的对应区域,经向残余应力是压应力,周向残余应力为拉应力。     

超声冲击消除残余应力频率参数的确定

建立模拟焊接过程的三维有限元模型,得到了焊接残余应力的应力场分布,通过对此焊接残余应力场的分布进行研究,可以对焊接结构的质量和使用性能进行预测。应用ANSYS的模态分析功能,得到了模型的固有频率,在固有频率下进行超声冲击消除残余应力会得到较好的效果,并验证了输入频率大于固有频率时,超声冲击消除残余应力的效果与在固有频率下冲击的效果差别不大。     

应用X射线衍射法测定轴类工件中的残余应力

根据测试距车轴表面2mm深度处残余应力的要求,推导了剥层测残余应力的修正公式,利用生死单元法模拟了车轴车削的过程,验证了该修正公式的正确性,并采用X射线衍射法测定了距某车轴表面2mm深度处的轴向和周向残余应力。结果表明:X射线衍射法和修正公式能有效测出距车轴表面2mm深度处的残余应力;轴向残余应力最大值(绝对值)和周向残余应力最大值(绝对值)分别出现在0°测点和90°测点,其值分别为-139.15MPa和-105.21MPa,轴向残余应力和周向残余应力各点的差值均小于EN13261标准规定的40MPa。     

焊接顺序对6061-T6铝合金矩形焊缝焊接残余应力及变形量的影响

以热弹塑性有限元法为基础,结合热-力耦合的算法建立有限元模型,采用Abaqus软件对薄壁6061-T6铝合金矩形型材进行焊接模拟;模拟了不同焊接顺序对铝合金型材残余应力及焊接变形量的影响,得到了最优的焊接顺序。结果表明:在矩形焊接时焊缝所在平面上产生的最大残余应力为拉应力;选择对称焊接工艺可以有效降低铝合金型材焊接后的残余应力,增强焊件的焊后稳定性;从较长的焊接路径开始焊接,能够减小焊接变形量。     

星轮轴的有限元分析

星轮轴是蜗杆压缩机的主要部件之一,利用有限元方法分析其特性。首先对其进行静力学分析,仿真结果表明星轮轴满足强度和刚度要求;利用有限元法进行残余应力和弯曲应力分析,得到了最大法向应力分布规律和沿指定平面的SWT等效应力分布规律;最后对星轮轴进行了模态分析,得到了其前六阶固有频率和振型。     

反应堆压力容器内壁环形锻件焊接残余应力三维有限元数值模拟

某新型反应堆压力容器内壁设计了环形锻件与筒体内壁焊接的环形焊接结构。该种结构形式的焊缝首次在反应堆压力容器中出现,无成熟经验可以借鉴。为了了解该种复杂结构形式及大厚度焊缝的焊接残余应力幅值及分布规律,基于ANSYS有限元分析软件,建立了反应堆压力容器内壁环形锻件多层多道焊接三维有限元模型。在此基础上,以带状移动温度热源作为焊接热源模型计算出多层多道焊接的瞬态温度场结果,采用热-力间接耦合法,得到了焊接应力场计算结果。模拟结果表明,焊缝区域环向应力从上表面到下表面分布趋势为拉应力-压应力-拉应力,呈现自平衡的分布形式。根部焊道区域的环向应力为拉应力。焊缝上轴向应力最大为300 MPa左右;焊缝上下表面径向应力较大,达到400～500 MPa左右;峰值等效应力出现在焊缝根部区域,幅值最大约700 MPa。     

辅助热源影响焊接残余应力的研究

采用曲壳单元热弹性有限元法,对ＬＳＮＤ静态低应力无变形焊接控制技术中辅助热源影响焊接残余应力的规律进行了数值模拟。计算结果表明,辅助热源如与焊接热源同时冷却则对焊接残余应力的影响不大,只有焊缝冷却至低温阶段后再冷却的辅助热源才有利于降低焊接残余应力。     

分体式捣镐的焊接有限元模拟

介绍了铁路捣固车的工作原理、捣镐的失效形式以及国内外捣镐的特点和使用寿命。选择分体式捣镐为研究对象,运用ANSYS对捣镐的焊接过程进行模拟。采用高斯热源模型进行了焊接温度场数值模拟,通过ANSYS的APDL命令流、动态填充热流密度表,方便地实现了移动热源的加载,得到了焊接温度场和残余应力场分布数据,较好地模拟了实际焊接过程。仿真结果符合已有的焊接过程残余应力产生理论,验证了仿真过程的正确性。     

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.     

基于ANSYS的磨削残余应力场仿真研究

作为影响工件表面完整性的关键因素之一,残余应力影响工件强度,在制造时会导致产生变形和开裂等工艺缺陷,同时在制造后的自然释放过程中也会导致材料的疲劳强度、应力腐蚀等力学性能降低。本文借助有限元分析软件ANSYS,采用热—力顺序耦合方法,建立了平面磨削残余应力场的有限元模型。该模型能够动态反映磨削加工过程中工件表层残余应力的变化情况。在此基础上,分析了不同磨削参数对工件表层残余应力的影响,从计算机仿真角度对磨削加工工艺参数进行了优化。仿真结果表明,在磨削过程中,工件表层同时存在着残余拉应力和残余压应力,与其他磨削参数相比,磨削深度对残余应力的影响最为显著。