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.     

动力机车转向架侧梁焊接变形预测

转向架是动力机车的最重要的承载结构,其焊接变形预测对于保证加工精度和质量具有重要意义.首先通过大量的计算和实测建立了转向架结构的固有应变数据库,然后运用基于固有应变的弹性有限元分析的焊接变形预测专用软件WSDP对六轴式转向架侧梁焊接变形进行预测,预测结果与试验数据具有很好的一致性,所建立的固有变形数据库的可靠性得到验证,研究表明WSDP软件是大型复杂结构的焊接变形预测的有力工具.     

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.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

货车侧墙薄板结构在焊接过程中由于焊缝处收缩产生压应力导致侧墙板失稳,产生波浪变形,一方面使结构强度降低,另一方面影响了表面的平整和美观,有效预测和控制其焊接变形是个难题。基于固有应变等效载荷的有限元方法,对货车侧墙的焊接变形进行预测,分析其焊接变形的规律。结果表明,仿真数值与实测数值基本一致。     

基于固有应变法预测双丝CO_2气体保护焊液压支架顶梁变形

采用双丝CO2气体保护焊方法焊接30 mm厚Q690D钢板全尺寸液压支架顶梁.基于温度热源和热弹塑性算法对局部顶梁结构焊接变形进行计算,获得焊接固有应变,然后将固有应变施加在全尺寸壳单元顶梁模型上进行弹性计算,最终得到液压支架顶梁结构的焊接变形.结果表明,结合小结构模型的热弹塑性法和大结构固有应变法,能高效预测大型结构的焊接变形且能保证一定精度,预测的液压支架顶梁焊接变形结果与试验结果符合较好;液压支架顶梁的焊接变形主要为角变形,且两侧分布不对称.     

基于焊接变形有限元分析的空调压缩机结构优化

建立了考虑相变的热弹塑性有限元法模型,针对敏感性参数如壳体高度、气缸材料性能、气缸与壳体接触状态以及气缸结构对压缩机焊接变形的影响进行了计算和讨论.气缸采用铸钢材料能有效降低压缩机滑片槽槽宽变形,压缩机壳体与气缸的接触状态对气缸变形有较大影响.为了提高计算效率,同时又能保证计算结果的准确性,进而采用了基于热弹塑性有限元法的固有应变法进行模拟.结果表明,固有应变法与热弹塑性有限元法及实测结果吻合较好,基于固有应变法的压缩机结构优化方法可以大大降低计算时间,这种方法可以应用于大型焊接结构的结构优化.     

P70端墙结构的焊接变形仿真与控制

货车端墙结构在焊接过程中由于焊缝处收缩产生压应力导致端墙结构失稳,产生波浪变形,一方面使结构强度降低,另一方面影响了表面的平整和美观。采用固有应变有限元法可以避开整个焊接过程,着眼于焊接以后在焊缝和近缝区存在的固有应变,找出固有应变大小和分布与焊接参数以及焊件尺寸等的关系,将固有应变作为初始应变值进行一次弹性有限元计算,就可以得到整个焊件的残余应力和变形。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。同时在仿真模型的基础上,研究不同线能量对焊接变形的影响程度。     

货车侧墙薄板结构的焊接变形预测与控制

货车侧墙薄板结构在焊接过程中由于焊缝处收缩产生压应力导致侧墙板失稳,产生波浪变形,一方面使结构强度降低,另一方面影响了表面的平整和美观,有效预测和控制它的焊接变形是个难题.基于固有应变等效载荷的有限元方法,对货车侧墙的焊接变形进行预测,分析其焊接变形的规律.结果表明,仿真数值与实测数值基本一致.同时在此仿真模型的基础上,通过正交设计方法调整设计参数与焊接参数,研究不同因素对焊接变形的影响程度,最后得出最优方案,从而为控制薄板侧墙的焊接变形提供理论根据.     

基于固有应变法筒体对接多道焊焊接变形的预测

对于全焊接阀体球阀,由于最后一道工序是焊接,为了确保焊后阀芯的转动和阀门的密封,焊接变形应该严格的控制,选择一个有效的方法准确地预测焊接变形,为焊前阀体的加工提供参考数据.采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形.对于多道多层焊,轴向变形采用了分层计算的方法,径向变形进行一次计算.与试验测量的结果比较,计算值与测量值比较吻合,验证了固有应变法的准确性及可靠性,为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的参考依据.     

货车端墙焊接变形的预测

货车端墙属于薄板结构,在焊接生产过程容易发生失稳,产生波浪变形。这类变形往往是不规则的,这不仅影响货车的外观和使用性能,而且使得设计预留的装配尺寸不容易控制。因此,预测并控制整个结构的焊接变形量是有必要的。运用固有应变等效载荷法在大型有限元软件ANSYS上对某货车端墙现有结构和设计结构的焊接变形进行预测,在现有的焊接工艺下计算结果和实际生产过程中测量所得的变形量比较吻合。通过比较分析两种结构在同一线能量下的焊接变形计算结果,从而得出端墙的改进效果,为设计过程提供参考依据。     

高强度钢T型接头焊接变形固有应变数值模拟

以固有应变理论为基础,介绍了两种固有应变模拟焊接变形的计算和加载方法;以高强度钢T型接头焊接变形为算例,讨论了两种模拟方法的差异;通过与相同实体模型热弹塑性变形结果的分析比较,验证了固有应变法预测焊接变形的合理性与准确性,为更合理的利用固有应变法预测大型焊接结构残余变形提供了有益的参考.     

基于固有应变法简体对接多道焊焊接变形的预测

对于全焊接阀体球阀，由于最后一道工序是焊接，为了确保焊后阀芯的转动和阀门的密封，焊接变形应该严格的控制，选择一个有效的方法准确地预测焊接变形，为焊前阀体的加工提供参考数据。采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形。对于多道多层焊，轴向变形采用了分层计算的方法，径向变形进行一次计算。与试验测量的结果比较，计算值与测量值比较吻合，验证了固有应变法的准确性及可靠性，为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的参考依据。     

固有应变法在T型接头焊接变形研究中的应用

本文以固有应变理论为基础,介绍了两种固有应变模拟焊接变形的计算和加载方法,并通过对T型接头焊接变形的分析实例讨论了两种模拟方法的差异,并与相同实体模型热弹塑分析的变形结果进行比较,验证了固有应变法计算焊接变形的合理性与准确性,为预测大型焊接结构变形提供了参考方法。     

考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测

根据枕梁实际建造工艺,利用基于固有应变理论为基础的焊接变形分析系统软件Weld-Sta对电力机车枕梁的焊接变形进行计算. 首先采用分步装焊模拟法,单独建立每一步的有限元模型,并设置相对应的焊缝,然后对每一步的焊接变形进行单独计算,再将各步结果进行叠加得到最终变形结果. 然后采用整体同时焊接模拟法,一次性计算整个模型的所有焊缝同时焊接后的变形,最后将两种方法的最终变形结果与实测数据进行比较. 结果表明,考虑分步焊接的方法更接近实测数据,从而验证了该方法的可靠性,为枕梁建造工艺的设计提供了理论指导.     

焊接变形预测中固有应变施加的简易方法

焊接变形预测中,为解决固有应变施加现有方法中存在的问题,依据初应变荷载的特性与有限元理论基础,提出一种施加固有应变的简易方法,即初应变荷载法。列出了初应变荷载法施加固有应变的具体步骤,并以对接焊接为例进行了验证,同时简述了初应变荷载计算固有应变等效荷载的方法。研究表明:初应变荷载法操作简单、容易掌握;能有效地施加固有应变,并确保焊接变形的计算精度;可以施加固有应变的剪切应变分量,且无需对塑性应变进行大量的积分;要求原模型与研究对象模型位于塑性区的单元具有相同的拓扑关系和单元尺寸。     

基于固有应变法的地铁侧墙FSW焊接变形仿真

针对地铁列车铝合金地铁侧墙焊后变形问题,基于顺序热力耦合法和固有应变法,建立了完整的6005A-T6铝合金地铁侧墙搅拌摩擦焊有限元模型,并对其焊接变形进行仿真预测。首先,运用组合热源和顺序热力耦合方法,对侧墙局部结构进行三维热弹塑性有限元分析,提取结果并计算固有应变;然后采用固有应变法对全尺寸地铁铝合金侧墙模型进行弹塑性计算,获得地铁侧墙结构的焊接变形结果,并与实际测量值进行对比分析。结果表明,模拟计算得到的焊接变形趋势与实验结果相同,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在20%以内,为地铁侧墙的实际生产提供了理论依据。     

焊接速度与T型焊接接头固有应变的相关性

采用热弹塑性有限元方法对T型焊接接头固有应变与焊接速度之间的相关性进行研究。基于有限元软件Sysweld计算得到焊接速度为5~11 mm/s等7个方案下的横向、纵向和等效固有应变值,并绘出焊接速度与横向、纵向和等效固有应变的曲线图,再通过数值分析方法计算其线性相关系数r以验证其线性相关性。结果表明,焊接速度与T型接头横向、纵向及等效固有应变存在良好的线性相关性,且横向固有应变受焊接速度的影响最大,纵向固有应变受焊接速度的影响较小。采用最小二乘法拟合出最佳趋近直线。     

基于固有应变法的不锈钢车体车顶焊接变形仿真

焊接变形一直是工程实际中需要解决的问题,传统的热弹塑性理论无法解决大尺寸构件的仿真,采用固有应变理论在工程中进行焊接变形仿真具有计算成本低、速度快、有一定准确性的特点。采用固有应变理论对某不锈钢地铁车辆车顶的焊接变形进行仿真,并调整相应工艺后再次仿真,最后通过与三维实测数据对比验证仿真结果的准确性,为后续解决大尺寸构件的焊接变形仿真提供借鉴。     

热变形的固有应变预测法及实例

阐述了以固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法.通过金属结构的焊接变形的预测和船板的线状加热弯曲成形变形计算的实例,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元残余变形预测法在热加工过程中应用的可行性.     

L形加强节点焊接变形数值模拟

对于某电站L形加强节点的焊接,为了减少后续回火矫正工作量,保证安装精度,需对焊接变形进行严格控制,选择一个有效的方法准确地预测焊接变形,为L形加强节点的焊接提供参考数据。采用了基于固有应变理论的有限元法预测了L形加强节点X形坡口对接多道焊的焊接变形。与试验测量的结果比较,计算值与测量值比较吻合,验证了固有应变法的准确性及可靠性,为加强节点焊接工艺参数的优化和焊接构件的加工提供了重要的参考依据。