薄板TIG堆焊屈曲变形的预测

针对TIG堆焊所引起的薄板复杂屈曲变形问题,采用基于热弹塑性理论的有限元法建立薄板焊接变形预测模型,提出了数字图像相关法对预测屈曲模型进行试验验证并设计了薄板焊接变形检测试验装置. 结果表明,基于数字图像相关技术的非接触变形检测方法能够全场动态获取堆焊屈曲变形数据,全面验证了焊接变形有限元预测模型,基于高斯热源模型、非线性瞬态热传导边界条件、材料高温性能参数等的热?力耦合热弹塑性预测模型具有较高的精度.薄板焊接变形冷却后呈马鞍形,结合动态温度场与应力场,对揭示焊接马鞍形屈曲变形机理具有重要的意义.     

焊接薄板失稳变形预测方法

采用预测大型复杂薄板结构焊后变形的数值分析技术，对大形薄板焊接后的失稳变形进行预测。这种技术是将二维热弹塑性数值模拟与三维板结构的屈曲分析结合起来，由二维热弹塑性模拟计算出的应力场，加到三维薄板结构模型上，进行三维薄板结构的弹性屈曲分析。最后通过摄动解析解，求出焊接薄板的失稳变形量，并可从工艺和设计上探讨减少薄板结构焊后失稳变形的措施。该预测方法与郭德伦，关桥提出的方法分别对Q235钢和LF6铝合金两种材料薄板对接焊薄板失稳变形的试验结果进行了比较，结果表明预测结果与试验结果吻合良好，证明了该预测方法的有效性。     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

薄板单面密集焊缝焊后弯曲变形分析

针对2 mm的316L薄板单面密集焊缝结构,采用数值模拟的方法分析了两种焊接方案下的薄板焊接弯曲变形. 利用高度测量装置建立了薄板弯曲变形测量方法,进行了两种焊接方案的工艺试验,对焊后弯曲变形进行了测量. 在此基础上,对数值模拟和工艺试验的结果进行了对比. 结果表明,薄板单面密集焊缝结构焊接后呈船形变形,拉通焊弯曲变形中心接近于板中心,而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置. 两端向中间焊在长度方向弯曲变形量小于拉通焊,两端向中间焊的焊接方案较优.     

大型客车侧墙薄板结构焊接变形的数值模拟

铁路客车侧墙薄板结构的焊接变形主要是焊后失稳变形,通过选择包括连续焊、电铆焊、断续焊和塞焊代表性的区域,利用热-弹塑性数值模拟与解析法相结合的方法,计算薄板结构的焊后失稳变形.结果表明,横向加强筋和纵向加强筋与薄板连接时所采用的断续焊和塞焊工艺是产生薄板失稳变形的主要原因.薄板自由边的存在明显降低失稳载荷,增大失稳变形量.对焊接变形进行了实地测量,模拟结果与测量结果相吻合,说明数值模拟具有可靠性.     

EH36钢薄板对接焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元法研究了EH36钢薄板焊接变形问题。通过建立三维高阶单元有限元模型和采用混合热源,对EH36钢薄板对接焊过程进行数值模拟,并开展相关焊接试验,实测了薄板的焊接变形。结果表明:数值模拟得到的焊接变形与试验值基本吻合,证明了该数值计算方法的可靠性和高阶单元在热弹塑性有限元分析中的高效性;薄板焊接后发生显著的面外变形,应予以控制。     

试件尺寸对Q345薄板单道堆焊接头变形的影响

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法,用于模拟薄板焊接接头的温度场和焊接变形. 利用所开发的方法数值研究了试件尺寸对板厚为2 mm Q345低合金高强钢单道堆焊接头焊接变形的影响. 同时,采用试验方法测量了薄板接头的面外变形. 通过数值模拟结果与实测值的比较,验证了所开发的非线性有限元方法的有效性. 结果表明,试件尺寸对Q345薄板接头的变形量和变形分布都有显著影响. 此外,还详细讨论了在不同长宽比条件下薄板面外变形的产生机理.     

薄板加强筋结构焊接过程的有限元模拟

针对薄板加强筋结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,先对单一T型接头进行数值模拟以验证焊接模拟的合理性,最后对薄板加强筋结构焊接温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,T型接头在焊后发生了角变形,最大的变形量位于底板的角点处,大小为5.0 mm,数值模拟与残余应力测试结果表现出很好的一致性;薄板加强筋结构焊后残余应力主要沿着焊缝分布,在远离焊缝处残余应力迅速减小,最大残余应力位于横向筋板与底板焊缝处,大小为329 MPa;薄板加强筋结构焊后最大变形处位于底板的角点处,数值模拟得到的最大变形量为107 mm,实际测量的最大焊接变形量为105mm,数值模拟与实际焊接变形结果较好的吻合。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

20095061 大型客车侧墙薄板结构焊接变形的数值模拟／同俊霞…／／焊接学报．-2009,30（5）：109-112 铁路客车侧墙薄板结构的焊接变形主要是焊后失稳变形,通过选择包括连续焊、电铆焊、断续焊和塞焊代表性的区域,利用热-弹塑性数值模拟与解析法相结合的方法,计算薄板结构的焊后失稳变形。     

薄板焊接变形控制措施的研究进展

薄板结构焊接最突出的问题是波浪变形,本文分析了薄板结构失稳变形的原因,总结了目前控制薄板焊接变形的各种措施的研究进展,指出运用有限元数值模拟技术对薄板焊后变形进行预测和控制是一种有效的方法,具有广阔的应用前景。     

采用三维光学测量技术对薄板焊接失稳变形的分析

采用一种新的测试方法——三维光学面扫描测量系统对低碳钢板平板堆焊过程中的失稳变形进行了研究,通过对低碳钢薄板焊前和焊后状态进行测量,得到薄板焊前和焊后的全场面外变形形貌;并结合基于固有应变法的有限元数值模拟,分析可知焊接引起的这种凹_凸变形属于失稳变形.进而采用小孔法进行残余应力测量.结果表明,远离焊缝区存在较大的残余压应力,纵向残余压应力是导致失稳变形的主要作用力.采用三维光学全场测试技术结合有限元数值模拟分析的方法,对薄板失稳变形的机理及影响因素的探究更加深入、准确.     

Numerical simulation about the effect of fixture on the welding stress and distortion of thin aluminum plate joints

The effect of welding jig on the welding stress and buckling distortion of thin aluminum plate joints was simulated by finite element method （FEM）. The results show that the restraint distance and the heat conduction ability of the fixture do have essential effects on the residual stress and distortion. The residual compressive stress and distortion will be increasing with the increase of the restraint distance, while the residual compressive stress and distortion will be decreasing with the increase of the heat conduction ability of the fixture.     

薄板焊接失稳变形的简化模型及其应用

提出了基于固有应变对接薄板失稳分析的基本方程.通过将固有应变等效为焊缝及热影响区的热载荷,可以进行线性失稳分析确定临界载荷,然后采用非线性失稳分析确定失稳变形的大小.对不同焊接工艺条件下的低碳钢薄板对接焊变形进行了研究,比较了数值分析与试验测量结果,并且数值计算考虑了薄板不平整度的影响.最后,使用该简化的方法对有加强筋板分段结构的焊接变形进行预测.研究表明,基于固有应变等效载荷的失稳变形计算方法是简单、有效的.     

板料焊接屈曲变形测量

板料屈曲变形在焊接工艺中不可避免且难以控制矫正,采用先进的测量手段获得焊接屈曲变形规律进而揭示变形机理是目前研究焊接变形的难点问题.文中拟采用一种基于数字图像相关法的非接触测量方法获取板料焊接屈曲变形的全场全过程变形状态.首先,提出了一种针对弱相关和大变形的对应点匹配算法;其次,建立试验平台并利用DIC测量系统对平板堆焊变形进行测量;最后,在平板堆焊试验的基础上,通过分析变形数据,揭示屈曲变形规律.结果表明,低碳钢在板料焊接与冷却过程中均发生屈曲变形,分别呈碟形与马鞍形;板料焊接产生的应变主要分布在焊缝周围;焊缝纵向收缩是引起板料塑性屈曲变形的主要原因.板料焊接屈曲变形规律试验不仅能验证焊接变形预测有限元理论,而且对焊接矫正方法提供依据和思路,同时对板料焊接工艺的发展具有积极的促进和指导作用.     

随焊冲击旋转挤压控制TC4薄板焊接失稳变形工艺

薄板钛合金在焊后存在较大的残余压应力,使其发生失稳变形,很多情况下,结构不能满足设计要求,必须采取措施减少失稳变形.文中采用随焊冲击旋转挤压的方式,对焊接过程中尚处于较高温度的焊缝部位进行塑性延展,减少焊接时发生的塑性收缩量,降低残余压应力的值,从而减少焊接变形量.对焊后薄板的变形挠度和残余应力进行了测量,变形挠度下降...     

Prediction of welding distortion during assembly process of thin plate structures

0IntroductionApplication of welding process in fabricating largestructures offers several advantages over mechanical joiningmethods such as improved structural performance,flexibil-ity of design,weight reduction and cost savings etc.Inship and automobile …     

受约束内覆薄壁管对接焊温度场和应力场的数值模拟

针对复合管对接焊时,较厚的外层基材对内衬薄管焊接的温度场分布和应力场变化的约束影响,以及基材与薄管的接触效应,运用有限元法,在焊接过程使用"时间幅值"和"单元联接"等技术,建立了相应的有限元分析模型,计算了复合管对接焊内衬薄管的温度场变化和焊后残余应力的分布状况.通过计算,对薄管焊接速度、应力进行了分析讨论,并对薄板材料性质、结构尺寸、焊接热输入等焊接失稳变形的影响因素进行了研究.结果表明,薄板结构尺寸、焊接热输入对变形影响较大,而材料性质相对影响较小.     

随焊冲击旋转挤压TC4薄板焊接接头的组织和性能

为了控制TC4薄板焊接件的失稳变形,采用了随焊冲击旋转挤压工艺。研究了此工艺对焊缝组织及接头性能的影响。对所获得的焊接接头进行了微观组织观察、维氏硬度测量和拉伸试验。结果表明:随焊冲击旋转挤压在控制焊接失稳变形的基础上,使承受冲击旋转挤压部位的硬度下降,未发生应变硬化的现象。而冲击旋转挤压前后的组织变化不明显。     

Numerical analysis of flow-thermal coupling in micro-plasma welding pool of thin-wall part

The formed characteristics of thin-wall part is studied when it is in the process of MPAW. Finite element method is used to simulate the temperature field coupling flow field in the welding of thin-wall part. It is found that because of the obvious effect of heat accumulation in cross-section,where the distribution of temperature field area presents trapezoidal inverted approximately in the molten pool and the non-molten pool area presents level. The surface tension,the electromagnetic force and buoyancy are considered for analyzing the effects on the fluid flow of welding-pool. It can be obtained that the surface tension is the main driving force in the welding pool,which is far greater than electromagnetic force and buoyancy.