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。     

列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟

利用有限元分析技术建立了列车转向架侧梁箱形焊接结构的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的TIG焊接过程进行了应力场的数值模拟。转向架侧梁焊接仿真结果表明,侧梁上四条焊缝不同层间采用不同的焊接顺序,其残余应力是不同的,随着焊接层数的增加其残余应力逐渐减小,说明选择合理的焊接顺序能够降低焊接结构中的残余应力;焊趾处的应力随时间变化的图形上有12个波峰,分别为焊接12道焊缝时对焊趾处的影响,其最大应力已经远远超过材料的屈服强度,并在冷却的过程中应力逐渐减小。转向架在焊后发生了一定的挠曲变形,主要变形为沿着y方向的变形,最大变形量为12.3 mm,x方向和z方向的变形比y方向的变形小了一个数量级。     

铝合金列车侧墙搅拌摩擦焊变形模拟仿真与工艺优化

以铝合金车体侧墙搅拌摩擦焊过程为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的研究及控制。基于分段温度函数法的高效计算方法,建立了该焊接结构三维有限元模型,得到结构焊后的变形分布,焊接变形呈马鞍状,结构面外变形约1.7 mm。为减小焊接变形,提出了三种不同焊接顺序和方向优化方案,并分别进行了数值模拟。结果表明,从中间向两边进行分段焊接可减小焊接变形50%,而单纯改变不同焊缝的焊接方向,对变形几乎没有影响。     

大型船体舷侧分段装焊顺序仿真及其变形预测研究

针对大型船体结构焊接仿真及变形预测困难等问题,综合运用热弹塑性有限元法和固有应变法实现船体舷侧分段装焊工艺仿真,重点研究不同装焊顺序对焊接变形的影响。系统分析了船体舷侧分段的焊缝类型及其焊接工艺;基于热弹塑性有限元法获取典型焊缝接头的固有应变;进而采用固有应变法分析了不同装焊顺序下舷侧分段的焊接变形及其分布规律。结果表明:舷侧分段呈现纵向两端向中间收缩变形趋势,最大变形量发生在内外板衔接处。反造法相对于正造法的装焊工艺,焊后变形在x、y方向的最大变形量分别提高0.8%、5%,在z方向的最大变形量降低4.4%为提高大型船体结构装焊效率和质量提供了理论支撑。     

时速350 km动车组车顶焊接变形控制与工装夹具设计研究

时速350 km动车组车顶焊后变形量较大,最大处达到12 mm。在焊接过程中调整焊接顺序可有效减小变形量。先进行反装焊接,后进行正装焊接,先进行中间焊缝焊接,后进行两侧焊缝焊接,焊后车顶的变形量较小,变形的弯曲方向与车顶自身外形弧度方向一致,调修时间最少。并且在焊前使用工装夹具对车顶进行侧顶紧和压紧,以及预制反变形可以进一步减小焊后变形量。焊前反变形量达到7 mm时,焊后变形量可以控制在3 mm以内。     

重卡结构件激光-GMAW复合焊接变形数值模拟研究

利用热弹塑性有限元分析，对材料为Q235钢的重卡结构件激光-GMAW复合焊接的温度场及焊接变形进行数值模拟计算。将平面高斯热源与高斯倒锥体热源结合，建立了适用于激光-GMAW复合焊接的组合热源模型，计算所得的焊缝横截面形状和尺寸与试验吻合较好。对于整个焊接结构的焊接顺序分成多个部分进行规划，包括了两个待焊面的整体先后顺序、局部的焊接起始位置以及焊接路径选择，焊接路径包括顺序焊、分步退焊、跳焊。在结构上选取4条关键路径，并将路径上各点的z方向位移量进行标准差计算，并取平均值，作为整个结构z方向变形程度系数，建立了针对具有复杂变形趋势和变形分布的焊接结构的变形严重程度定量评估方法。将各步骤内的最优方案进行结合，最终得到的最优焊接顺序方案为先焊A面后焊B面，且B面采用跳焊路径，3号位置作为焊接起始位置。最优方案焊接变形程度系数为0.2 mm，与最差焊接方案相比，焊接变形程度系数降低了28.6%。     

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.     

不同堆焊工艺参数下薄壁圆筒端部变形量的数值模拟

为解决大直径薄壁圆筒内壁堆焊不锈钢后端部变形量大、后续装配难的问题,应用Mark有限元软件模拟了焊接工艺参数对焊接温度场和焊接变形的影响,比较了不同焊接顺序、焊接速度、圆筒端部预留宽度、堆焊层数条件下焊后圆筒端部的变形量。结果表明:每层均由圆筒的边缘向其内部堆焊时,焊后圆筒端部的变形量最小。焊接速度越快,焊后圆筒端部变形量越小,但焊接速度为21.360 mm/s时,焊后变形发生异常,不能实现正常焊接。在0~83.334 mm范围内,随着圆筒端部预留宽度的增加,圆筒端部变形量减小。堆焊层数在1~4层内,随着堆焊层数的增加,圆筒变形量增大。     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。     

大型升船机承船厢底铺板焊接顺序对焊接变形的影响

利用固有应变法对不同焊接顺序的大型升船机承船厢底铺板横向、纵向变形量和扰度进行了模拟。结果表明,面板与横梁焊接时采用对称施焊可降低结构的扰度变形量,面板与次梁焊接时采用由外向内的对称焊接顺序可有效降低各方向的焊接变形。两侧横梁腹板向外扩张,面板发生收缩变形,底铺板整体结构发生弯曲变形。在实际焊接时,通过对两端横梁腹板加以拘束,对横梁腹板和面板进行反变形处理,达到了底铺板的精度控制要求。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.