不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构变形和残余应力的有限元预测

基于焊接热弹塑性有限元分析理论,采用焊接专用有限元分析软件对不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构手工MAG焊接过程进行了数值仿真,获得不同焊接顺序下焊接结构的变形和残余应力分布.模拟时,选择双椭球焊接热源模型,考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响.重点研究了焊缝及临近焊缝区域焊接残余应力和变形的分布特征,并进行了理论分析.     

铝合金薄壁箱体焊接应力有限元模拟

利用有限元分析软件Ansys对铝合金薄壁箱体TIG焊接温度场、应力场进行数值模拟.在仿真过程中合理的运用了焊接顺序、Newton-Raphson方法.模拟结果显示,熔化区和远离焊缝区温度变化明显不同,并且通过改变焊接顺序有效地降低了熔化区、热影响区残余应力,避免了热影响区裂纹的出现,这为有限元软件对焊接参数的优化提供可靠的理论依据.     

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。     

TRT焊接机壳有限元前处理技术

以TRT透平主机焊接机壳为研究对象,利用有限元软件ANSYS分析焊接机壳的焊接结构,分析过程包括焊接有限元前处理、应力应变的模拟计算、计算结果分析、分析计算的后处理及评判。其中,有限元前处理需要花费大量时间,良好的前处理是有限元分析的前提和关键。结合焊接和有限元知识,对TRT透平主机焊接机壳有限元前处理的若干问题进行探讨,解决了有限元前处理技术中的结构模型、模型材料与性能、热分析单元的选定、热源模型的建立及焊接"生死"单元技术、网格划分、焊接工艺和有限元模型边界条件及载荷的施加等问题,为后续有限元模拟焊接应力及变形结果的计算提供了精确保障。     

基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验

球冠结构在焊接过程中产生的焊接变形是关系到结构安全性能的重要指标.为了保证球冠焊接构件的可靠性,准确推断球冠结构焊接变形,有必要针对球冠结构的焊接变形进行数值试验分析.基于大型有限元软件ABAQUS开发相应的焊接程序,对焊接过程中温度场、结构变形进行了数值模拟,并将模拟结果与相关理论值及试验值进行对比分析.结果表明,数值试验结果与理论结果基本吻合,满足工程要求.在此基础上,对球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接变形随球冠壁厚、焊接坡口形式及焊接顺序的变化规律,为控制结构的焊接变形提供了依据.     

焊接顺序对整体叶盘圆度影响的有限元分析

采用多种软件的综合运用建立了整体叶盘的有限元模型,并基于焊接过程中温度之间相互影响程度选取了顺序依次焊接、90°和180°三种典型的焊接顺序,通过有限元分析的方法对不同焊接顺序产生的变形进行计算和分析.结果表明,以往使用的180°最远距离焊接顺序并不是最合理的焊接顺序,在相同的焊接工艺条件下,顺序依次焊接对整体叶盘圆度的影响相对较小.该分析结果说明在材料不同、焊接方法及结构不同的情况下,焊接顺序没有固定的模式,为整体叶盘及大型复杂结构件焊接顺序的合理选择提供了理论依据.     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS,对大型复杂结构采用组合焊道、不同类型单元混合使用的等效简化,建立三维有限元模型.在不影响计算精度的前提下,采取一系列减少计算量,增强收敛的措施,成功地克服了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难的问题,完成了对大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析,预测了结构的焊接变形.结果表明,在结构刚度小的部位,施加合适的支撑,能有效减小结构的焊接变形,为控制焊接变形提供了很好的理论依据.     

GMAW焊接X5CrNi1810不锈钢温度场和焊接变形的有限元预测

基于焊接热弹塑性有限元分析理论,采用焊接专用有限元分析软件对X5CrNi1810不锈钢口字型多焊缝焊接结构GMAW焊接过程进行数值仿真.计算时,考虑材料热物理、力学性能随温度的变化及相变潜热对温度的影响.对仿真结果进行了理论分析,预测了温度场和焊接变形的分布.     

基于Sysweld的汽轮机低压缸侧板焊接变形数值模拟

依据Sysweld热弹塑性有限元理论,采用"局部-整体"映射法对汽轮机低压缸侧板进行焊接数值模拟,模拟计算出四种不同焊接顺序下的焊接残余变形,分析出结构的最优焊接顺序,指导侧板的实际焊接并将实际焊后变形与模拟焊接变形比较,吻合良好。为大型复杂结构和汽轮机实际生产提供了理论依据,并为大型结构的焊接提出了一种高效的数值模拟技术路线。     

复杂结构焊接变形预测的模块载荷法特性

应用力学和有限元方法,探讨了基于模块载荷有限元法预测复杂结构焊接变形的力学原理及特性,分析了模块载荷中残余应力和残余应变的载荷特性和有限元分析的收敛性,提出将残余应力载荷力学等效为节点应力载荷的方法,有效地解决了模块载荷有限元法焊接变形的弹性分析中结构易畸变、不收敛问题,并为分析焊接顺序影响提供可能.以船体底部分段为例,采用新提出的模块等效残余应力法预测了结构焊接变形,并且考虑焊接顺序影响,对比分析了焊接顺序对结构焊接变形的影响,试验结果与试验数据的吻合性验证了方法的有效性.     

基于萤火虫群算法的虚拟演播室箱体焊接优化

针对求解虚拟演播室复杂的箱体焊接结构最优焊接顺序难的问题,采用热-机耦合非线性热弹塑性有限元计算模型,对焊接顺序进行优化数值模拟,提出了一种通过萤火虫算法优化从而得到虚拟演播室箱体最优焊接顺序的方法.该方法选择焊接变形量为目标函数,提出了求解最优焊接顺序的萤火虫算法优化模型,设计了基于萤火虫群算法的焊接顺序优化算法.优化结果表明,该方法求解的最优焊接顺序的焊接变形量小,变化率小,该方法要比传统的经验或者试验方法更快,更精确,效果更好.     

基于“壳-固”耦合方法模拟焊接装配

针对大型工件的焊接装配,建立了焊接装配过程壳-固耦合有限元模型,考虑了材料物理性能参数与温度的关系。利用SYSWELD软件建立并校核了焊接仿真热源,在考虑焊接顺序和工艺约束的情况下进行焊接装配有限元数值模拟,分析了装配顺序对工件焊接应力应变的影响,并与实际结果进行了对比分析,吻合度较好。     

焊接温度场和残余应力的数值模拟

在ANSYS环境下,建立可行的三维焊接温度场、应力的动态模拟分析方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场、应力场的分析提供了参考,并使有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中得到了很好的应用。     

装载机后车架大梁焊接顺序优化的数值模拟

利用热弹塑性有限元法及Marc有限元分析软件对材料Q345装载机后车架大梁焊接变形进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了上、下盖板和左、右腹板的焊接顺序对焊接变形的影响,找出了整体焊接结构的最佳焊接顺序,对预测的最佳焊接顺序下变形模拟值与实际测量值进行了对比分析。结果表明:两者吻合良好,最优与最差的焊接顺序得到的变形量为1.141 mm和2.324 mm,变形量降低了51%,为实际生产提供了可靠的数值预测依据。     

轨道车辆铝合金地板焊接有限元建模及变形计算

基于焊接仿真软件,采用实体-壳混合单元的建模方法对动车组铝合金地板进行有限元建模。为保证仿真计算条件与实际生产相符,定义了工装垫块与地板之间的接触关系,并按照生产中的焊接顺序加载焊接热源进行计算,得到地板焊接温度场及焊后变形云图,与实际生产结果相吻合。本研究适用于复杂大型焊接结构的网格建模及焊接温度场、焊后变形的计算。     

激光焊接温度场数值模拟

深入分析了激光焊接小孔传热模型的特点，在此基础上选取合适的热源形式，研究了移动线热源和高斯分布热源作用下，准稳态与瞬态激光焊接温度场。利用MAT—LAB软件及ANSYS有限元分析程序对激光焊接温度场地分别进行了计算及模拟，并且将两种分析结果进行了比较。最后还将有限元的模拟值与实测值进行了对比分析，进一步验证了小孔模型与高斯热源在激光焊接温度场模拟中的适用性。     

液压支架掩护梁焊接变形有限元分析

利用PRO/E三维绘图软件对液压支架掩护梁杆体实体建模,应用ANSYS有限元软件模拟掩护梁主筋与顶板的焊接过程,通过对不同焊接顺序下的焊接变形结果进行比较分析发现,采用单条焊缝分段跳焊的焊接顺序顶板横向变形最小。     

焊接层数对焊接残余应力和变形的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台,应用生死单元技术模拟焊缝金属填充过程,对Q345R钢材角接焊接接头单层焊、两层焊和三层焊的焊接温度场和残余应力场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明,随着焊接层数的增加,角接焊接接头的残余应力和变形都会减小。