激光焊接温度场数值模拟的研究现状

简单介绍了激光焊接技术,通过分析软件建立激光焊接模型进行有限元数值模拟,研究了激光焊接下的温度场分布,讨论了进行激光焊接温度场数值模拟中一些关键问题,并着重讨论了焊接热源的选取问题,同时指出了未来的研究方向。     

有限元软件SYSWELD在焊接数值模拟中的作用

本文对数值模拟技术的应用和发展作了展望。介绍了大型有限元软件 SYSW ELD 在焊接数值模拟中的应用     

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。     

压力管道在线焊接的数值模拟

运用有限元法对压力管道在线焊接的温度场和应力场进行数值模拟,考虑随温度变化的材料性能以及对流辐射的影响,计算结果与无管内介质流动的情形进行比较.结果表明,管内流动的介质带走了焊接时的大量热量,加速管壁的冷却,管内壁的峰值温度远低于无介质流动时;介质压力对完全冷却后的轴向应力产生较大影响.     

有限元软件SYSWELD在焊接数值模拟中的作用

本文对数值模拟技术的应用和发展作了展望。介绍了大型有限元软件SYSWELD在焊接数值模拟中的应用。     

薄壁铝合金结构焊接应力变形数值模拟

实际结构焊接过程的三维数值模拟因为计算量大而往往难以进行。为了采用三维热弹塑性有限元方法对薄 壁铝合金结构的焊接过程进行数值模拟,提出了粘贴单元和混和单元两种网格划分技术相结合的单元划分方案进 行有限元建模,通过薄板对接模型试验验证了此方案的可行性,并研究了不同建模方案对计算效率的影响。将这 种单元划分方案应用到实际薄壁筒体结构焊接过程的数值模拟中,对焊接过程产生的残余应力和变形进行了成功 地预测。结果表明:对于薄壁构件,采用粘贴单元和混合单元相结合的单元划分方案可以在保证一定精度的前提 下,可大大减少有限元网格划分工作量,同时可降低计算规模,提高计算效率。     

超声波塑料焊接温度场的数值模拟

针对在超声波塑料焊接瞬时、高温、高压情况下温度难以全面准确测量的特点 ,采用数值模拟的方法对温度场进行模拟 ;用高分子材料的动态热力学分析方法来分析超声波塑料焊接的生热量 ;通过试验 ,用焊接层的厚度来验证数值模拟的结果 ,并分析了试验结果和模拟结果之间误差的原因     

超声波塑料焊接温度场有限元数值模拟

超声波塑料焊接的温度场是研究其焊接机理的重要方面。但是由于超声波塑料焊接具有时间短、局部焊接区域封闭等特点,使得对焊接温度场的研究很困难。采用有限元的方法,对超声波塑料焊接过程中的温度场进行了数值模拟,并建立了具有高响应频率、实时测量、数据存储功能的先进测量系统。模拟结果和实际测量结果相近,说明有限元模型合理。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟,研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现,在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响,才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。     

模拟－测量结合反演焊接条件下材料热导率

联合数值模拟与温度场测量手段,反演了LY2铝合金焊接过程的热导率数据。将热导率数据分段线性化后,采用稳态下的低温数据及外推的高温数据作为初值,将其代入有限元模型中,模拟出焊接过程的温度场。使用热电偶测量了实际情况下的温度场,并计算温度模拟与测量之间的误差。应用遗传算法,计算出了不断改变热导率初值时温度模拟与试验间误差的最小值,此时对应的热导率数值即为所求。计算结果表明,热导率随温度变化速度的不同,出现不同的滞后现象。在此基础上,给出了焊接条件下热传导材料系数随温度及温度变化速度之间关系的模型。     

2014铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟

将搅拌摩擦焊接过程中材料的流动看作是层流、粘性、非牛顿流体绕过旋转的搅拌头探针,并基于流体力学理论,建立了三维搅拌摩擦焊缝金属塑性流动的数值分析模型。提出了一种联合粘度场、速度场对焊接区域进行划分的方法:搅拌头周围的η0(材料粘度值)内易流动区域对应于焊核,η0外围与η1粘度带之间的区域对应于TMAZ区。三维模拟中材料的垂直方向流动与“标记嵌入技术”流变可视化试验结果吻合较好:靠近探针的区域内,回撤边中下部的材料向上运动,前进边中下部材料向下运动。焊接速度过高,搅拌头轴肩与探针过渡处的易流动区容易发生材料的分离运动,实际焊接中在此处容易产生空洞缺陷。     

短路过渡CO2焊接熔滴形状数值模拟与控制

为了进一步提高短路过渡CO2气体保护电弧焊的工艺性能和焊接质量,根据高速CCD摄像获得的熔滴及其短路过渡图像,分析了熔滴与熔池短路前的形状对熔滴与熔池的短路、熔滴在熔池中的铺展及液桥缩颈形成的影响.采用熔滴静力平衡模型研究了电磁力(燃弧电流)、表面张力、重力与熔滴形状的关系,并通过对燃弧电流的精确控制实现了对熔滴形状的有效控制.当熔滴与熔池短路前为细长形状时,短路过渡过程稳定柔顺,而当熔滴为扁平形状时,则不利于熔滴的短路过渡,甚至产生瞬时短路.燃弧阶段的熔滴形状体现了各种力对熔滴的作用,而电磁力(燃弧电流)是决定熔滴形状的主要因素.根据燃弧电流对熔滴形状的影响规律,提出了采用前期大、后期小的燃弧电流控制原则,以在燃弧的不同阶段获得不同的熔滴形状.试验结果表明该控制方法获得了良好的适合于熔滴短路过渡的短路前熔滴形状,短路过渡过程柔顺稳定,消除了瞬时短路以及由此导致的飞溅,改善了熔滴的短路过渡行为,短路过渡结束后焊丝端部的残余液态金属具有良好的一致性.     

TIG焊接熔透熔池形状和表面变形的数值模拟

利用建立的三维TIG焊接熔池瞬时行为数值分析模型,对移动热源作用下不锈钢薄板全熔透时熔池动态行为进行了数值分析。结果表明,同时采用电弧热流和电弧压力的双椭圆分布模式,相对于高斯分布模式,计算出的熔池形状和表面变形与试验结果吻合得更好。给出运动电弧作用下熔池表面变形的动态演变,分析了与固定电弧焊接时的异同,为运动电弧作用下TIG焊接的数值模拟与智能控制提供了理论依据和试验数据。     

STUDY ON NUMERICAL SIMULATION OF MOLD-FILLING AND SOLIDIFICATION PROCESSES OF SHAPED CASTING

０ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ,ｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｈａｖｅｔａｋｅｎｐｌａｃｅｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＣＡＤａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｇｏｆｃａｓｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ［１～...     

三层不锈钢板电阻点焊温度场数值模拟

根据三层不锈钢板电阻点焊熔核形成过程,建立了模拟三层板点焊温度场的轴对称有限元模型。在分析了三层板点焊的热电过程基础上,计算结果表明三层板点焊熔核初期是先形成包含中间板和上下工件/工件接触面的较小的熔核,随时间延长,熔核再沿轴向和径向逐渐长大的过程。通过试验验证表明,数值模拟结果与实际吻合良好。该模型为进一步的电阻点焊多层板的温度场和应力场分析提供了基础。     

基于数值仿真技术求解铰链机构磨损概率寿命

基于离散数学理论和计算机技术,用数值仿真方法,以曲柄滑块机构中的铰链摩擦副磨损状态为研究对象,针对光面磨损失效形式,建立同时考虑压力和温度影响时铰链机构的磨损数值仿真模型,提出具体的算法方案并编写了通用程序.引入位置矢量和磨损步长的概念,使连续的磨损过程离散化,并对铰链机构的运动规律做了动态跟踪.提出磨损概率寿命的概念,利用蒙特卡洛法,通过算例实现对铰链机构磨损概率寿命的可靠性计算,解决了零件磨损寿命的可靠性预测问题.结果表明:复杂的磨损过程可用数值法进行模拟仿真,从而摆脱传统的仅依赖试验的研究方法,通过一系列离散性准静态模型解决经典微积分数学方法无法解决的动态和非线性磨损问题,具有良好的工程应用前景.     

气体辅助注射成形充模流动数值模拟的研究

基于广义Hele—Shaw流动模型,通过引入合理的简化和假设,建立了实现气体辅助注射成形充模流动模拟的数学方程、气体穿透过程的边界条件、CAD/CAE建模关键技术以及系统程序设计方法等。该研究对气体的穿透过程、压力场分布、小同时刻熔体/气体边界的移动状态以及在模壁上形成表层聚合物熔体壁厚的过程进行_了气体辅助注射成形充模流动的实例数值模拟研究。结果表明:增大气体注射压力,在其气体穿透方向所形成的表层熔体厚度比值也增人,降低熔体注射温度和非牛顿指数会增大气体穿透的壁厚值,其值接近试验测定的数值范围,也比较符合实际的气辅注射成形工艺结果。