基于“局部-整体”映射有限元的大型焊接结构变形仿真研究

大型焊接结构的制造成本高,生产周期长,其焊接变形的研究的主要问题是仿真计算效率低,计算周期长。以动车组铝合金侧墙为研究对象,根据实际的焊接工艺参数,采用物理试验与仿真热源校核对比的方法,对两种焊接接头进行热源模型模拟,给出较真实的热源模型,并建立两种接头的精细三维模型,进行局部模型的仿真计算,给出其纵向及横向的焊接残余应力的分布情况,基于"局部-整体"映射有限元法,提取接头三维局部残余塑变模型,并映射到整体薄壳模型,实现动车组铝合金侧墙的焊接变形数值模拟,仿真计算结果与物理试验测试结果基本吻合,证明该方法及仿真模型的合理性,解决了实际工程中大型焊接结构的变形计算问题,为进一步焊接变形的控制研究提供实用的理论依据。     

钢制薄板T型梁焊接变形及焊接残余应力数值仿真

焊接变形对金属结构质量和运用性能有较大的影响,焊接过程中产生的不良变形不仅影响结构的外观尺寸,而且会降低结构的局部强度和稳定性。首先以薄板T型梁结构为研究对象,在保持主要焊接参数不变的前提下,分别采用固有应变法、热弹塑性法和局部整体映射法,采用数值仿真计算对比分析了薄板T型梁的焊接变形。另以薄板T型梁参数设计焊接试件,对T型梁的局部模型进行焊接温度场与焊接残余应力的仿真分析。仿真结果表明:用热弹塑性法预测焊接变形时相对准确。T型梁的焊接变形在y方向有较为明显的焊接变形,在x方向与和z方向的焊接变形量较小,焊接时焊接温度峰值在1 200℃左右,焊接残余应力沿焊接方向大致呈对称分布,主要集中在焊缝周围区域。     

熔敷顺序和管壁厚度对异种钢管板接头焊接残余应力与变形的影响

异种钢焊接接头广泛应用于机械、化工、电力和交通等领域的装备制造中,由于异种钢接头的材料不同,焊接过程中产生的残余应力分布十分复杂,但关于异种钢焊接接头残余应力的研究还很不充分。以SYSWELD有限元软件为平台,开发用于模拟异种钢焊接接头残余应力与变形的热-弹-塑性有限元计算方法。基于此方法,以异种钢管-板焊接接头为对象,研究不同熔敷顺序和管壁厚度对接头焊接残余应力与变形的影响。在数值模拟过程中,针对不同类型的材料采用不同的本构模型来模拟材料的力学行为。采用接触式三维坐标测量仪测量焊接接头特征位置的变形量,验证有限元计算方法的有效性。研究结果表明,管板接头的残余应力分布受熔敷顺序的影响十分显著,变形分布形态也在一定程度上受到了熔敷顺序的影响。随着管壁厚度的增加,圆管径向变形量反而减小,周向残余应力的峰值有所增加,同时圆管与焊缝异材界面处的周向残余应力梯度也明显增大。开发的数值模拟方法将是预测异种钢焊接接头残余应力与变形的有力工具,模拟结果将为焊接结构的健全性评价供理论支撑。     

外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响

采用热-弹-塑性有限元法与基于固有应变理论的弹性有限元法相结合的计算方法,模拟不同板厚铝合金(A6061)薄板结构的焊接变形.同时,基于数值模拟结果,讨论外部拘束对焊接变形的影响.在计算方法上采用两步集成计算方法,第一步采用热-弹-塑性有限元法计算薄板结构中典型焊接接头的固有变形,第二步将各个接头的固有变形转化成相应的固有应变代入到基于固有应变理论的弹性有限元模型中计算了薄板结构的总体变形.热-弹-塑性有限元计算结果表明,在本研究的模型中,外部拘束对T字接头的纵向收缩力(Tendon force)的影响很小,对横向收缩有一定影响,对角变形有显著影响.弹性有限元计算结果表明,在不产生屈曲变形的情况下,外部约束可以有效地减小焊接结构的面外变形,但是在发生屈曲变形的情况下,外部约束并不能防止薄板焊接结构的失稳变形.     

岸边集装箱起重机主梁焊接变形的预测及控制

针对岸边集装箱起重机主梁易产生焊接变形的问题,对其焊接顺序进行优化以获得最小焊接变形。采用数值模拟分析方法研究不同焊接顺序下,对箱形梁结构的焊接变形大小及分布特点进行研究。结果表明,通过有效控制分段焊接顺序和分段间的焊接顺序,可有效控制箱形梁的焊接变形,且与现场实际测量结果相吻合。     

采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7 160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象，采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC. Marc通用有限元软件平台，从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头，采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形，即纵向收缩、横向收缩和角变形；将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变，采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明，大型锻焊齿轮在焊接制造后，直径方向收缩量约为11 mm，周向收缩量约为3 mm。     

焊接顺序对横向止挡焊接残余应力及变形的影响

采用数值模拟及试验手段相结合的方式研究焊接顺序对横向焊接止挡焊接残余应力及焊接变形情况的影响。基于Sysweld软件平台,对横向止挡焊接温度场及应力应变情况进行计算,并设置两种定位焊顺序及两种组焊顺序,通过排列组合方式得出四种焊接方案。通过数值模拟及试验对比发现,对于应力情况,定位焊接顺序对焊接残余应力的分布影响很小,而组焊接的焊接顺序对横向止挡最大残余应力的影响起主要作用。从变形情况来看,横向止挡X、Z方向的变形量最大,变形量1.2 mm左右,横向止挡Y方向的变形最小,变形量0.5 mm左右。采用方案四的焊接方法能够有效控制焊接残余应力及焊接变形。     

25 Cr2 Ni2 MoV钢焊接接头循环变形行为的有限元模拟与分析

以25Cr2Ni2MoV汽轮机转子钢V形平板焊接接头为研究对象,考虑不同热影响区材料与母材的弹性模量比值、坡口角度及载荷特性（包括不同应力比、平均应力和应力幅值）等因素的影响,采用大型有限元软件ABAQUS和Chaboche循环本构模型对接头的循环变形行为、局部塑性变形分布及其随循环周次的演化特性进行了有限元模拟与分析。结果表明,随着热影响区材料与母材的弹性模量比值的增大,焊接接头整体抗拉和抗棘轮变形能力增强,发生局部破坏的可能性也随之增大;随着坡口角度的增加,焊接接头的抗拉性能和抗棘轮变形能力降低;应力比、平均应力和应力幅值越大,焊接接头越容易发生破坏。研究成果实现了对平板焊接接头结构及性能的初步优化,为提高该类焊接接头的设计水平提供了参考。     

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。     

压缩机焊接变形的三维数值模拟

采用三维热弹塑性有限无法对压缩机的圆筒和轴承焊接后的残余变形和应力进行了分析。为提高计算精度引入了局部坐标系统和缩减积分法。计算了各种不同焊接条件下轴承的偏心和圆筒端部的径向变形。计算结果与实测值十分符合。本模拟方法可预测各种参数对焊接变形的影响，从而控制压缩机的制造精度。分析还表明在焊缝周围的热影响区存在着相当高的残余应力。     

探究焊条电弧焊单面焊双面成型焊接技术

焊条电弧焊单面焊双面成型技术是焊工施工中的一项重要技术,应用广泛,操作难度较大,对于焊工的要求较高,这就需要相关从业者对这一技术进行详细地了解,不断提高自身的操作水平。     

双弧焊机器人协调焊接

介绍了双弧焊机器人在摩托车车架附件组焊中的应用情况,采用主从协调控制完成焊接作业,大大提高了焊接质量和焊接生产率。     

单面焊双面成型转专用焊机设计

工厂中生产的零件铲斗板质量较重、面积大,横跨的空间大,焊接变形量大焊接品质难以保证,生产效率低。通过斗壁板焊接试验,设定相应的参数,单面焊双面成型焊机,焊缝表面成形较好,断面与母材熔合良好,无裂纹、夹渣、气孔缺陷,满足焊接工艺,并进行相应方案设计。     

焊接结构件焊接变形的控制

在机械制造过程中,焊接是极为重要的加工工艺之一。每年由于焊接应力导致的焊接变形造成的损失都高达近千万元的损失,甚至还会造成严重的人员伤亡,这是我们不得不面对的问题。文内首先阐述了焊接结构件产生焊接变形的种类,其次,分析了控制焊接结构件焊接变形的技术要求,同时,就如何有效控制焊接结构件焊接变形进行了深入的探讨,具有一定的参考价值。     

大型三幅板焊接齿轮的组装与焊接

本钢1700轧机改造项目中的F1、F2大齿轮是迄今为止我厂生产的最大的焊接齿轮.其外形尺寸为1340mm×3740mm.制造执行的是德国西马克SN200技术标准,并首次采用了埋弧自动焊技术,焊后探伤一次通过.     

焊接机器人在汽车焊装领域中的应用

主要分析德国KUKA(库卡)机器人的结构特点和在车身焊装生产线中的应用。通过介绍机器人在GA轿车焊装线上的应用,展示机器人在焊装线应用的优势。     

自动焊接设备在全位置焊中的应用

首先分析了全位置自动焊接设备的结构和应用特点。其次,分析了全位置自动焊接设备的技术性能,同时,就全位置自动焊接设备常见焊接缺陷和防止措施进行了深入地探讨。     

机械振动焊接对焊接质量的影响

采用机械振动焊接与埋弧自动焊接钢板对比实验方法，通过冲击试验分析研究了机械振动焊接对冲击功Ax值的影响。结果表明，机械振动焊接可提高焊缝及热影响区试样的冲击功；试样冲击功Ax值提高百分率与频率、振幅(激振力)有显著关系。     

直缝焊管多丝埋弧焊焊接工艺

针对多丝埋弧焊焊接工艺进行了分析和探讨,同时分析了焊丝、焊剂以及电源等对直缝焊管焊接质量具有直接影响的因素。通过上述的研究,希望能够有效的促进多丝埋弧焊焊接工艺在各种不同材质以及不同口径等方面的进一步发展。     

激光焊接机床纵缝焊接夹具设计

设计开发了针对圆形壳体的激光焊接机床,属国内首创,采用液压夹紧和合缝,经实际使用,效果良好.