薄壁箱形梁的焊接变形预测

通过试验和理论的结合,对薄壁箱形梁的焊接变形进行了预测。主要采用热弹塑性有限元法分析焊接时梁的变形情况,结果与实际吻合得非常好,为后面预测大型薄壁结构的焊接变形奠定了基础。     

汽车制造中的焊接变形预测

通过完成的几个典型汽车结构件实例，介绍了焊接变形预测在汽车制造中的应用和特点。研究表明，由于汽车部件属于薄壁结构，采用板壳单元固有应变法预测焊接变形更加实用。预测结果与实测数据吻合较好，证明焊接变形预测可以成功地应用于汽车制造。研究结果为实际生产提供了参考依据。     

薄壁箱形梁的焊接变形预测研究

本文通过试验和理论的结合,对薄壁箱型梁的焊接变形进行了预测.主要基于ANSYS软件,采用热弹塑性有限元法分析了焊接时梁的变形情况,并进行了试验研究,所得结果吻合很好,为大型薄壁结构的焊接变形预测提供了有价值的数据和方法.     

基于真空吸附技术的薄壁焊接工艺

论述了真空吸附技术在薄壁焊接工艺中的应用,通过设计专用工装,合理布置真空吸盘,实现工件的快速装夹;通过分析焊接工艺,优化流程,解决了薄壁件焊接时易变形的工艺难题,实现了薄壁件焊接变形控制的新工艺。     

圆盘类薄壁组件的焊接变形控制工艺研究

在产品设计与制造过程中,为了有效减轻产品的重量,提高材料利用率,降低制造成本,往往采用焊接方法实现薄壁结构件的制造。而薄壁结构件焊接的最大难点是变形的控制,一旦采用的焊接方法及工艺设计不合理,极易引起焊接变形,特别是引起波浪变形,严重程度导致产品报废。针对圆盘类薄壁组件在焊接中存在严重变形而导致组件报废问题开展焊接变形控制技术研究。依据圆盘类组件的结构特点,分别从装焊工装的设计与制造、焊接操作方法和焊接顺序的选择以及焊接后整体热处理等工艺方法开展了工艺技术研究等工作,并对圆盘组件实施了焊接。通过对焊接热处理后的圆盘组件在检验平台上进行组件外部尺寸的测量,进一步验证了所采用控制焊接变形工艺措施的可行性和实效性,可为后续类似薄壁结构件的焊接提供技术支撑。     

薄壁筒体纵向接头和环形接头的焊接

<正> 1.前言图1是我厂生产的飞机发动机某零件的半成品——薄壁筒体,材料为固溶强化型镍基合金GH3039,料厚1.5毫米。该薄壁筒体上有四条纵向接头,一条环形接头。焊接后,由纵向接头的纵向收缩引起了薄壁筒体局部的弯曲变形(图2),由环形接头的纵向收缩引起薄壁筒体的径向变形(图3)。为了减小薄壁筒体的焊接变形,提高焊接生产率,我们采用了琴键气动夹具分别装夹Ⅰ、Ⅱ段,用自动氩弧焊焊接纵向接头,采用液压胀形夹具装夹薄壁筒体,用手工氩弧焊焊接环形接头,获得了优质焊接接头,焊缝成形美观。     

不同初始偏差下超大薄壁结构焊接变形分析

火箭贮箱超大薄壁结构由于制造工艺不可避免地存在初始几何偏差,焊接过程中由装夹产生的校形应力与焊接应力的耦合将对结构焊接变形造成不可忽视的影响。针对超大薄壁结构搅拌摩擦焊接工艺的有限元仿真过程提出了3维应力分区法简化焊接计算,同时考虑工装夹具约束校形的影响,基于变形协调原理研究初始偏差对不同尺寸的超大薄壁结构焊接变形的影响规律。计算得到不同尺寸的模型在标准件与含不同初始偏差的情况下时的焊接变形,结果表明较小的负方向的初始偏差可以有效的减小焊接变形;随着模型长度方向尺寸的增大初始偏差对焊接变形的影响更加显著,且对于大尺寸模型焊接变形随初始偏差向正方向增大将呈现非线性的增长规律。     

1500 MPa级超高强钢复杂薄壁结构焊接变形预测

基于MSC.Marc通用有限元软件平台,开发了同时考虑材料非线性、几何非线性和边界非线性的热-弹-塑性有限元方法用于模拟1 500 MPa级超高强钢薄板接头的焊接变形;同时也开发了基于固有应变理论的弹性有限元方法来计算大型复杂结构的焊接变形。首先,以1500MPa级超高强钢薄板对接接头为研究对象,分别采用热-弹-塑性有限元方法和固有应变法模拟了焊接变形,并与试验结果进行比较,计算误差均小于15%。随后,以1 500 MPa级超高强钢大型复杂薄壁结构为研究对象,采用热-弹-塑性有限元法计算薄壁结构中典型焊接接头在自由和强制拘束条件下的固有变形,考察拘束条件对焊接接头变形的影响。最后,基于固有应变理论计算了超高强钢复杂薄壁结构的整体焊接变形,并研究了强制拘束对薄壁结构焊接变形的影响。数值模拟结果表明,采用外部强制拘束可以在一定程度上减小薄壁结构的总体变形。     

薄壁深孔焊接件防变形加工工艺

介绍了薄壁深孔焊接件防变形加工方法,该技术综合了焊接加工工艺、热处理加工工艺与机械加工工艺,是一种结合薄壁焊接筒件整体加工过程所采取的控制和减少变形的加工方法。     

夹具拘束下大型薄壁铝合金结构搅拌摩擦焊接变形特性

采用应力分区映射法对大型薄壁铝合金结构搅拌摩擦焊接工艺进行了仿真计算,并通过实验验证了该方法的计算精度,从机理上分析了搅拌摩擦焊接的变形行为,在此基础上研究了不同夹具拘束对不同尺寸的大型薄壁结构焊接变形的影响规律。结果表明,夹具释放前,焊接件存在的沿厚度方向的应力梯度是导致搅拌摩擦焊接薄板纵向翘曲变形的根本原因;对于一般的焊接件,拘束距离较小的约束方式可以有效地抑制焊接变形;随着焊接件长度的增大,其焊接变形明显增大,装夹位置对焊接变形的影响效果更加明显。     

铁路货车侧墙制造过程建模与变形规律预测

由于焊接引起残余应力会导致薄板结构产生屈曲变形，采用基于固有应变的有限元方法，利用ANSYS软件的几何非线性分析功能，对某型号货车侧墙制造过程建模与焊接变形预测进行研究，获得符合试验结果的仿真模型。通过正交设计的仿真试验与主效果分析方法发现了不同设计变量与工艺参数对焊接变形的主要影响规律。其中，板厚／焊脚高对焊接变形的影响程度最大，其次是焊接速度和电压，最后是电流参数；跨距大小与焊接变形正相关，同时还与在整个侧墙所处的位置有关；帽型梁结构比槽型梁更具抗变形能力；侧板横拼对焊比竖拼略有优势。上述结论为优化货车侧墙设计与焊接工艺参数、制定不同跨距、板厚侧墙平面度误差设计规范提供了重要依据。     

SUS310S不锈钢局部真空电子束焊接接头残余应力及变形研究

作为一种新型焊接方法,局部真空电子束焊接常被用于制造厚大的奥氏体不锈钢焊接接头,而该类接头的焊接残余应力和变形问题受到广泛关注。对板厚40 mm的SUS310S不锈钢局部真空电子束焊接的对接接头进行了研究,并利用光学显微镜表征接头的组织形貌,利用显微硬度计测量接头的硬度分布,采用盲孔法装置和三坐标测量仪测量了接头的残余应力与面外变形。同时,基于ABAQUS有限元软件平台,通过编写用户子程序开发了一种复合热源模型来模拟局部真空电子束焊接过程中的热输入。采用所开发的“热-弹-塑性有限元”计算方法,模拟了接头在局部真空电子束焊条件下的残余应力与变形,模拟结果与试验结果吻合良好,验证了所开发的“热-弹-塑性有限元方法”的有效性。同时基于数值模拟结果,还详细讨论了局部真空电子束焊厚板对接接头的残余应力分布与焊接变形特征。     

高强钢薄板高温焊接变形的视觉测量

为了实现高强钢薄板高温焊接条件下屈曲变形的准确测量,基于数字图像处理技术、立体视觉原理及数字图像相关法,提出一种高强钢薄板全场动态焊接变形的视觉测量技术,并以规则散斑图像的高精度匹配方法研究为基础,将其应用到焊接图像中。针对焊接高温导致的散斑纹理的变色或脱落,采用高温漆与高温胶混合涂布的方式,获得了低成本、高稳定性的散斑纹理。选择薄板背侧进行测量以及在相机镜头前加装滤光片组的方法,抑制焊接过程中的强光、火花及烟雾的干扰。采用高斯平滑的数字图像处理技术,寻找最佳滤波参数并应用到焊接图像中,在保证测量精度的前提下提高了图像匹配的成功率及精度。实验结果表明,该方法能够有效地降低焊接图像匹配的均值误差、均方根误差及Z向静态均值误差,均值误差最大降幅为78.6%,均方误差最大降幅为47.7%,Z向静态均值误差降幅为37.9%。本文的方法和系统可以满足焊接高温条件下薄板屈曲变形的全场应变测量要求,散斑纹理稳定,散斑图像匹配成功率高、稳定性好,是薄板全场动态焊接变形检测的有效途径。     

减小薄板焊接变形的措施

分析了薄板结构变形的原因,着重总结减小变形的各种措施以及最新的研究进展.从数学物理角度入手,分析薄板焊接产生变形的原因,采取科学切割方法和先进的焊接程序,有效解决了薄板焊接变形的问题.     

基于热-机耦合有限元法预测构架侧梁焊接变形

准确地数值模拟焊接构架侧梁在其生产过程中产生的焊接变形规律,是有效地控制焊接变形和减少焊后矫形工作的关键。本文基于热-机耦合热弹性有限元方法,采用Marc软件,创建了焊接构架侧梁有限元模型,并采用分段串热源进行焊接热源模拟,得出了侧梁在垂向弯曲、水平弯曲和纵向收缩变形的规律,最后利用合理的实验方法给出侧梁实际变形结果。研究表明:数值模拟计算与实验结果十分吻合,从而证明了此方法对其进行焊接变形预测的有效性。     

大型半圆环盒形结构加工方法研究

对于大型复杂半圆环盒形结构件的加工,因其涉及的焊缝数量多、焊接变形量大、焊接变形趋势复杂,所以加工问题一直没得到很好的解决.本文以某产品大型半圆环盒形结构件前端梁为例,通过试验,采取合理的工艺方法、合适的工艺参数以及控制变形的工艺措施,使焊接变形得到了有效控制.为保证壁厚要求,逐步改进工艺方法,并通过试验进行验证,最终确定了合理的工艺方案,圆满解决了大型半圆环盒型结构加工的难题.     

基于初始变形的薄板堆焊变形预测技术

针对薄板初始变形对焊接结构件尺寸精度的影响，提出了基于数字图像相关技术的光学检测方法，对薄板堆焊变形预测精度进行全场动态研究。首先采用结构光扫描的方法，获取焊接结构件初始变形轮廓，然后基于初始变形模型进行焊接变形预测，最后通过理想模型和初始变形模型预测数据对比，研究结构初始变形对堆焊变形精度的影响。研究结果表明：基于数字图像相关技术的测量方法是静态、动态获取焊接变形数据的有效手段；相对于理想结构模型，基于初始变形结构的模型，在单点动态和全场静态变形中具有较高的预测精度；两种模型在焊接完成后均呈马鞍形，但初始变形促进了焊接演变过程；初始变形缺陷影响了纵向残余压应力分布，是引起不同焊接变形的根本原因。     

Deformation of press-fitted metallic resurfacing cups. Part 2: Finite element simulation

The deformation of metallic acetabular cups employed for metal-on-metal hip resurfacing procedures was considered theoretically using the finite element method in the present study, following on the experimental investigation reported in Part 1. Three representative cups, characterized by the cup wall thickness as thin, intermediate, and thick, were considered. For the intermediate cup, the effects of both the size and the diametral interference on the cup deformation were investigated. Both two-dimensional axisymmetric and three-dimensional finite element models were developed to examine the important parameters during and after the press-fit procedure, and in particular the deformation of the metallic cup. The theoretical prediction of the cup deformation was in reasonable agreement with the corresponding experimental measurement reported in Part 1. The most significant factor influencing the cup deformation was the cup wall thickness. Both the size and the diametral interference were also shown to influence the cup deformation. It is important to ensure that the cup deformation does not significantly affect the clearance designed and optimized for tribological performances of metal-on-metal hip resurfacing prostheses. Furthermore the contact parameters at the cup and bone interface associated with the press fit were also discussed.     

简支薄壁梁在恒定等端弯矩作用下的振动分析

由薄壁构件的几何非线性变形所建立的微分方程，导出了恒定等端弯矩作用下简支薄壁梁的固有频率和端弯矩的关系。并由此推广到其他支持条件的薄壁梁，得到了它们的固有频率与端弯矩的近似关系。