缆式焊丝CO2气体保护焊接头残余应力高效数值计算和试验

文中采用基于焊缝形貌的温度热源模型高效计算其热过程,通过单丝CO2气体保护焊堆焊件的温度场计算和焊缝形貌比较验证该热源模型的正确性,采用小孔法测试表面应力验证基于该热源模型的残余应力计算结果.结果表明,基于焊缝形貌的给定温度热源模型适用于缆式焊丝CO2气体保护焊的焊接温度场高效数值模拟;缆式焊丝CO2气体保护焊的上表面焊缝区域及焊缝中心沿厚度方向的应力分布与埋弧焊基本一致,但远离焊缝区域的纵向压缩应力幅值大于埋弧焊纵向压缩应力.     

多丝埋弧焊工艺条件对热源参数的影响

为获得多丝埋弧焊的不同电流、电压情况下的热源模型参数,对双椭球热源模型进行了改写.采用有限元的方法,考虑了双丝焊的电弧偏转,对多丝埋弧焊的温度场与热循环进行了计算.结合有限元模拟结果和试验测量结果,通过模式搜索法对不同工艺参数条件下的双椭球模型参数进行了反演计算,获得了双椭球热源模型参数的变化规律.对特定工艺情况以及三...     

熔化焊焊接热源模型及其发展趋势

为了更好地推动焊接数值模拟技术尤其是焊接热源模型技术的发展,全面分析和总结了现有的熔化焊焊接热源模型.通过分析总结熔化焊焊接热源模型的特点,首先给出了焊接热源模型的定义,并进而提出了将焊接热源模型分类为静态焊接热源模型和动态焊接热源模型.在此研究基础上,对现有的熔化焊焊接热源模型进行了分类.根据分类的结果,并结合当前焊接热源模型的实践,分析和总结了焊接热源模型的发展特点及其发展趋势.分析结果表明,建立一个动态焊接热源模型需要研究三要素,即空间分布形式、热流分布模式及该两要素随时间的变化规律.并且复合焊接热源模型和动态焊接热源模型将是焊接热源模型技术的主要发展方向.     

多电弧埋弧焊共熔池温度场动态数值模拟

在分析焊接过程中的能量方程、边界条件和焊接热源分布模型的基础上,建立双电弧运动作用下埋弧焊熔池的温度场数学模型,采用有限元方法计算与分析了不同焊接速度、焊接电压对双电弧埋弧焊熔池温度场分布的影响规律,得出了不同焊接速度、焊接电压参数下对应的熔池形态特征,为双电弧焊高速埋弧焊过程焊缝成形因素分析及工艺优化提供了基础.     

基于焊缝形状的二维焊接温度场模拟热源模型

焊接温度场数值模拟准确性是焊接应力变形数值的前提.二维模型由于其计算效率高是焊接过程有限元数值模拟的常用模型.然而,三维热源转变为施加在二维平面上的热源需要进行修正.本文提出基于焊缝几何形状的用于二维焊接温度场模拟的热源模型,根据焊缝几何形状来计算热源作用体积,并考虑了焊接移动热源对二维平面的作用,采用高斯分布函数来表征热源在时间上的变化.采用该热源模型对不锈钢板多道对接焊和p91管对接焊的温度场模拟,模拟结果和试验结果符合较好.     

基于APDL的多丝埋弧焊温度场模拟的算法研究

焊接温度场的分析是焊接研究的基础,多丝埋弧焊焊接温度场模拟的难点在于热流密度的计算和加载。在考虑了焊丝偏转的情况下,采用双椭球热源模型,并应用叠加原理,使用APDL（ANSYS Parameter Design Language）完成移动热源热流密度加载计算。在计算程序中采用标量参数而不用数组,保证其在一次循环中完成计算工作,从而避免了大量数值存储、调用、循环造成的计算量过大。通过三丝埋弧焊直缝管焊接温度场计算和焊缝形状对照结果表明：该方法的计算精度能够达到预计的精度,可以用于多丝埋弧焊焊接温度场的计算。     

加速步长法反演多丝埋弧焊双椭球热源模型参数

结合有限元数值模拟和温度测量,运用加速步长法,反演了X70钢在多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi,Cri(i=1,2,3).结果表明,当双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi=6,6,8 mm,Cri=15,20,30 mm(i=1,2,3)时,在焊缝附近(表面距焊缝中心10 mm和背面距焊缝中心14 mm处)计算模拟得到的温度场曲线与实际测量得到的温度场曲线相似,两者的整体误差为0.615 8,误差较小,从而证明了加速步长法反演多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴参数的合理性和准确性.     

埋弧平板堆焊温度场的三维动态模拟

埋弧平板焊接过程中,对温度场分布的实时检测是掌握焊接质量的有效逢径.采用有限元分析法,建立了埋弧平板堆焊温度场有限元计算模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现在移动热源载荷下的有限元计算,计算得到了不同时刻的埋弧平板堆焊温度场分布情况以及不同点的热循环曲线.通过试验验证,得出仿真结果与试验结果比较吻合,表明建立的温度场有限元计算模型适用于平板埋弧焊过程温度场动态计算与分析.     

激光焊接圆锥体热源模型及参数研究

激光焊过程中包含了一系列复杂的物理、化学反应现象.为合理描述激光焊温度场,采用圆锥体热源模型,用有限元分析软件ANSYS对激光焊温度场进行计算模拟,得到相应的温度场分布及焊缝熔深、熔宽.计算结果表明,所用圆锥体热源模型能较好符合试验结果,有效反映实际激光焊过程.同时根据试验测得的焊缝形状,结合数值模拟,用反演方法给出了模型参数的计算公式.该公式可以实现一定焊接工艺条件下确定激光焊接圆锥体热源模型的参数,并方便进行激光焊温度场模拟和焊缝宽度的预测.     

UOE焊管埋弧焊的三维数值模拟

UOE焊管以热轧厚钢板做坯料,经过铣边、预弯边、U成型、O成型、焊接、机械扩径等工序而成。焊接过程产生的焊接应力、变形影响焊管的使用性能和寿命。基于改进的双椭球热源模型,利用"生死单元"技术,模拟UOE焊管三丝埋弧焊的内外焊接过程,获得了焊接过程中和冷却后的温度场分布;分析内焊和外焊对钢管变形的影响,得出内焊和外焊后钢管的梨形凸度、椭圆度的变化情况,仿真结果与实测数据吻合良好;分析不同焊接热输入对焊接后管型质量的影响规律,模拟结果可为UOE内外焊接工艺的制定,以及焊接后焊管几何形貌的预测提供依据。     

焊接专家——史耀武

史耀武 ,194 0年生于北京。汉族。中共党员。 1959年北京市第四中学毕业。196 4年西安交通大学毕业 ,毕业后留校任教。 1982年在英国Ａｓｔｏｎ大学冶金与材料工程系获得博士学位。 1985年起任西安交通大学教授。 1984年至 1987年任西安交通大学机械工程系副主任 ;1987年至 1994年任系主任兼机械工程研究所所长。 1990年起任博士生导师 ,并与其他教师一起创建了西安交通大学焊接专业博士点。 1995年调入北京工业大学 ,现任北京工业大学材料科学与工程学院院长。在与教师的共同努力下 ,自 1998年以来先后拥有了材料学科的二级至一级的全部博…     

焊接结构和顺序对焊接残余应力影响研究

采用有限元软件MSC.Marc,对使用高强钢制造的工程机械常用局部加强贴板焊接结构进行焊接残余应力数值模拟计算分析。文中分别对四种不同结构和焊接顺序进行计算,对比分析结果表明:结构拘束和焊接顺序对焊接残余应力有重要影响,局部加强贴板增加结构拘束度,导致焊接残余应力增大;先焊主结构,再焊局部加强贴板,焊接残余应力最大。因此,合适地设计焊接结构和焊接顺序有利于降低结构的焊接残余应力,提高焊接结构的可靠性。     

薄板工字梁焊接变形的控制

大型薄板工字梁抗弯刚性小,焊接变形复杂且多样,变形量控制困难。通过对薄板工字梁焊接变形的原因进行分析,提出了控制其变形的技术措施。实践表明,焊接变形可控制在标准允许范围内。     

焊接经验公式在焊接工艺中的应用

本文对于手弧焊、埋弧焊、CO2气体保护焊等焊接方法的焊接电流、电弧电压经验公式进行了对比分析，指出了这些经验公式使用的范围及使用时须注意的问题。实践证明，这些公式简便、实用。     

水下焊接技术

TWI进行船舶、海上作业和石油、天然气产业的水下焊接研究已超过25年。它的咨询和研发工作涉及耗材、自动化水下焊接和设备等方面。     

焊接专家——董祖珏

董祖珏,１９４０年３月生,上海市人。１９６４年毕业于北京清华大学焊接专业,现为机械科学研究院哈尔滨焊接研究所教授级高级工程师。曾获国家级有突出贡献的中 青年专家,全国三八红旗手,哈尔滨市特等劳动模范等９项荣誉称号。 １９９３年至今兼 任中国焊接学会堆焊及表面工程（原为堆焊与热喷涂）专业委员会副主任委员。在国 内外同行中享有较高的声誉。 ３０多年来,董祖珏一直在科研第一线从事堆焊及表面工程技术和焊接高温裂缝 的研究工作,是该领域的学科带头人。培养了多名年轻科技人员,指导过硕士生和博 士生。先后发表了《新…     

20钢蒸汽管道氩电联焊焊接工艺

本文分析了对20钢蒸汽管道采用的TIG打底焊、SMAW焊条填充、盖面时的焊接工艺,采用该工艺减少了气孔、夹渣和未焊透等缺陷,提高了焊接接头的射线检验合格率,保证了焊接质量。     

高频焊接钢管工艺参数的研究

为了提高冷弯钢管焊接质量,采用不同工艺参数对其进行焊接,用金相、扫描电镜及硬度测试、冲击、冷弯和拉伸等方法研究了其焊接钢管的组织及力学性能.结果表明,焊缝区域没有裂纹、气孔等缺陷.试样焊缝中心组织为魏氏组织,热影响区的组织是魏氏组织、珠光体和先共析铁素体,母材为珠光体和铁素体.试样焊缝处的表面布氏硬度最高,热影响区居中.而母材最低.焊缝组织粗大,硬度最高,韧性最低.试样弯曲角随面能量呈山型变化趋势,只有面能量处于最佳值时,焊缝力学性能最佳.     

振动焊接改善焊缝的组织

振动焊接是指在焊接过程中根据不同构件施加不同参数的机械振动 ,在振动条件下进行焊接。不难想象 ,在一定频率范围内的轻微振动 ,势必对焊接熔池有一定作用[1] :①当焊缝金属在熔融状态下 ,振动可以使组织发生变化 ,细化晶粒 ,使焊缝的力学性能得到提高 ;②在有温度场作用下 ,