夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用

夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响。将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响,不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致,在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响。     

桥面钢箱梁结构焊接变形的有限元模拟

针对桥面钢箱梁结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,采用ANSYS软件对不同焊接顺序条件下的残余应力和残余变形进行数值模拟,从而优化了焊接工艺。结果表明,采用对称焊接的方法能够显著减小焊后残余应力和残余变形;第四种焊接顺序为最优的焊接顺序,残余应力集中于焊缝附近,焊缝区域的残余应力在270 MPa左右,建议在焊后对工件进行热处理消除残余应力;焊后变形为挠曲变形,变形为对称分布,从工件两端向中间变形量逐渐增大,最大变形量为14.4 mm,建议通过反变形的方法和对称焊接工艺对钢箱梁结构进行焊接。     

埋弧焊焊接及校正过程数值模拟

针对金属结构在焊后易产生残余应力和焊接变形的问题,以一种对焊钢制梁为例,采用有限单元法模拟埋弧焊焊后的残余应力和变形.结果表明,钢制梁焊后存在较大的残余应力,且纵向残余应力大于横向残余应力.以焊接结果为初始条件,分析是否考虑残余应力对校正后钢制梁应力分布的影响,结果显示校正后焊缝处仍存在较大的应力,因此焊接残余应力不能...     

焊接道数和层间温度对5083铝合金多道焊对接接头焊接残余应力和变形的影响

以5083铝合金多道焊对接接头为研究对象，构建了其热-冶金-力学耦合的三维有限元模型，在考虑相变情况下，对两道焊的焊接过程温度场、残余应力分布和变形进行数值计算与分析，并将结果与试验数据进行对比，验证了该模型的准确度。分析了焊接道数和层间温度对焊接残余应力分布以及焊接变形的影响规律，结果表明：随着焊接道数的增加，纵向残余应力逐渐增加，焊接道数对横向残余应力几乎无影响，焊接变形逐渐增加；随着层间温度的升高，纵向残余应力逐渐降低，横向残余应力先减小后增大，但层间温度对焊接变形几乎无影响，可采用100℃作为最佳层间温度进行焊接。     

铝/钢电弧辅助激光熔钎焊接残余应力及焊接变形（英文）

采用热-弹-塑性有限元法对铝/钢异种金属钨极惰性气体保护(TIG)焊辅助激光对接熔钎焊接(A-LWB)过程进行数值模拟,考虑材料非线性、几何非线性和加工硬化的影响,与单激光焊接(SLWB)过程中温度场、残余应力和焊后变形进行对比。结果表明:数值计算得到的热循环、残余应力和焊接变形与测量结果吻合较好,验证有限元计算方法的有效性。与SLWB相比,A-LWB使得焊缝横向上的高温分布范围变宽,降低焊缝处产生的横向拉应力,缩小焊缝处纵向拉应力的分布范围,在一定程度上减小焊后变形。     

CLAM钢焊接残余应力与变形的三维数值模拟

基于ANSYS软件,对中国低活化马氏体钢(CLAM钢)TIG焊的焊接过程进行三维动态数值模拟,并对焊接温度场、焊缝中心线处残余应力分布以及焊件的角变形结果进行了分析。结果表明:在设定的焊接参数下2层焊缝均处于熔透状态,且热源分布关于焊缝中心对称;横向应力在起焊端和止焊端为压应力,中部为拉应力,纵向应力均为拉应力,而且模拟结果与试验结果吻合较好;盖面焊层焊完后的角变形明显比打底焊层焊完后的角变形大。     

K-TIG焊接接头的应力与变形

采用SYSWELD软件对Q345低合金钢板的匙孔型钨极气保焊（keyhole gas tungsten arc welding,K-TIG）焊接过程进行了模拟,选用了3种形式的组合热源对K-TIG焊接过程的温度场进行数值模拟,并与实际焊缝轮廓进行对比,发现采用上半部分双椭球热源和下半部分3D高斯热源的组合热源所得温度场与实际情况较为相似.并通过K-TIG焊接数值模拟,分别研究板厚、间隙和焊接速度对K-TIG焊接接头变形和应力的影响.结果表明,减小焊接板厚有利于减小焊后z向变形和横向残余应力,留出适当的间隙有利于减小焊后残余应力,增大焊接速度有利于减小焊后变形,但不利于控制焊后残余应力.     

沟槽蒙皮结构激光焊接应力和变形的数值模拟

利用有限元分析软件MARC对"沟槽-蒙皮"结构的激光焊接过程进行三维数值模拟,涉及了激光焊接复合热源模型的确定,热力学边界条件的简化,数值模拟温度场的验证,以及残余变形和应力分布结果的分析和讨论.研究了结构上规则排列的多道焊缝的施焊顺序对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,不同焊接顺序所产生的变形态相同,变形量有区别,而残余应力的分布则不同,以由外向中的对称顺序进行焊接时,结构的焊后残余变形最小,残余应力的分布比较均匀,峰值最小.     

分段退焊对角接接头焊接残余应力及变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以Abaqus软件为平台进行角接接头焊后残余应力及变形的分析,采用分段移动热源模型并利用Fortran语言开发热源子程序,分别采用直通焊和分段退焊两种方式进行角接接头焊接温度场、残余应力及变形的数值模拟分析。结果表明:横向变形是角接接头最主要的变形;角接接头焊接在焊缝端口处的残余应力为压应力,而在中间部位的残余应力为拉应力;分段退焊对横向残余应力的减弱作用较为明显,可以有效降低焊接后的变形及其应力。     

焊接工艺对30mm厚Q690钢板焊接残余应力的影响

为了得到焊接工艺对30 mm厚Q690钢板焊后残余应力分布及大小的影响,实施了不同工艺条件下的焊接试验,并通过盲孔法对试板焊后应力进行测定,得到了不同工艺条件下的焊接残余应力。结果表明,在焊缝区,横向应力为压应力,最大为569 MPa,纵向应力为拉应力,最大为57 MPa;在热影响区,横向应力为拉应力,最大为143 MPa,纵向应力由压应力逐步变为拉应力,最大拉应力为75 MPa。焊材和焊接热输入对接头残余应力有一定影响,其中,焊接热输入增加,残余应力也逐步变大。采用"X"形坡口可以改善焊接接头残余应力分布,残余应力多为压应力,但残余压应力的存在会降低接头的局部稳定性,需进行焊后热处理,以减小其不利影响。在实际生产中优选药芯焊材和热输入为20.8 k J/cm的焊接工艺。     

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。     

立焊工艺研究现状及手工自蔓延焊接立焊工艺探讨

概述了国内外学者对于十种熔焊焊接技术立焊工艺的研究现状,分析了各种立焊工艺的优缺点.主要包括手工焊条电弧焊立焊、变极性等离子弧穿孔立焊、半自动CO<,2>气体保护焊立焊、激光立焊、向下立焊、双人同步TIG立焊、电渣焊立焊、自动CO<,2>气体保护焊立焊、气电立焊、自熔导管自保护药芯焊丝式立焊等.评述了手工自蔓延焊接技术及其所具有的军事及民用价值,并着重讨论了手工自蔓延焊接的立焊工艺所存在的问题,指出了需要进一步深入研究攻关的方向.     

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。     

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.     

焊接工艺参数对焊接残余应力的影响

选取20G作为实验材料,采用埋弧自动焊焊接成试板,分别考察了焊接电流和焊接速度这两个焊接工艺参数对其焊接残余应力数值大小的影响。结果表明,焊接电流一定时,焊接残余拉应力随焊接速度增大而增大;焊接速度一定时,焊接电流越大,焊接残余拉应力越大。     

热焊工艺对焊接残余应力影响的数值模拟

运用有限元分析软件ANSYS,对25钢对接接头分别在20、200、400、600和800℃的热焊工艺条件下进行焊接残余应力场的数值模拟.通过单元生死技术模拟焊缝的填充过程,得到了其对接接头试板分别在该五种热焊工艺条件下焊接残余应力的大小及分布,并对计算结果进行了分析.结果表明:热焊工艺的加热温度越高,焊后产生的残余应力越小;残余应力降低的幅度在加热温度为400和600℃较明显.     

焊接顺序对筒节焊接质量的影响

运用有限元模拟分析方法,通过改变筒节焊接顺序来研究筒节焊接变形和残余应力的分布规律.结果表明,焊接顺序改变对温度场影响不大,但对筒节焊接之后的变形量和残余应力有一定影响,尤其是焊接变形量和焊缝横向残余应力变化较大,将给筒节后续加工带来困难.根据分析结果,选定了合理的筒节焊接顺序.     

焊接工艺对T形结构焊接变形的影响

对T形结构焊缝横向收缩和纵向收缩引起的弯曲变形进行了研究.实验材料为Q235B,焊接材料选用FA303,直径分别为2.5、3.2和4.0mm.实验结果表明,焊缝横向收缩引起的T形结构弯曲变形,对于底板尺寸600min×100mm×(4-5)mm的T形结构,焊接线能量越大,产生的焊接弯曲变形越小;而焊缝纵向收缩引起的弯曲变形,随着焊接线能量的增加,焊接弯曲变形越大;在4100-5400J/cm线能量下,采用分散跳焊的焊接顺序所产生的焊接变形小,采用从一端连续直通焊时焊接变形最大.     

氟化物钛药芯焊丝TIG焊接熔深研究

研究了三组不同成分的药芯焊丝成分对TIG焊接熔深的影响,测量并对比了焊接熔深,分析熔深的变化规律。试验结果表明,使用所设计的钛合金药芯焊丝进行TIG焊时,焊缝的深度都有不同程度的增加;复合氟化物药芯焊丝的焊接熔深比BaF2大,但焊接工艺性不佳;碱金属氟化物BaF2焊缝成形美观,但熔深较小。通过分析对比得出,在含氟化物的钛合金药芯焊丝的TIG焊接中,其焊接熔深受电弧收缩与表面张力的影响,其中电弧收缩是主要因素,表面张力的影响很小。     

埋弧焊平板焊接温度场数值模拟

根据埋弧焊的焊接过程和热源特点,利用ANSYS软件建立埋弧焊几何模型和有限元模型,模拟X80管线钢埋弧焊焊接温度场.焊接工艺参数为I=1500A、U=33V、v=1.7m/min,焊接热源选择双椭球热源模型,用APDL程序施加移动热源载荷,计算得出焊接熔池的形状、尺寸及热影响区的温度分布.模拟结果与实验结果吻合较好.