振动时效效果评定的参数曲线观察法的理论说明

以具有对接焊接残余应力的非线性矩形薄板为研究对象,根据非线性振动理论,研究了焊接残余应力对非线性构件固有频率和幅值的极大值的影响;对振动时效效果评定的参数曲线观察法进行了理论说明;得出了非线性矩形薄板的稳态响应振幅的极大值和固有频率随残余应力的变化为非线性变化关系;幅值的极大值随残余应力减少而增加;固有频率随残余应力减少而减小等结论。     

焊接残余应力对非线性矩形薄板解的稳定性影响的研究

根据非线性振动和高等板壳理论,以具有对接焊接残余应力的非线性矩形薄板为研究对象,研究了焊接残余应力对非线性构件解的稳定性影响;得出了具有焊接残余应力的非线性矩形簿板周期解的稳定和不稳定区域随焊接残余应力大小变化而变化和在不同频率范围内,焊接残余应力对周期解稳定性的影响不同以及焊接残余应力整体上是使周期解的稳定区域减少的结论;其结论对具有焊接残余应力的非线性矩形簿板的设计具有一定的指导意义。     

TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟

建立了TC4钛合金薄板激光焊接模型,采用有限元方法分析了板宽对焊接残余应力及失稳变形的影响。结果表明:最高纵向残余拉应力出现在焊缝中心两侧的热影响区;随着板度增大,平均残余压应力和临界失稳力降低;沿着焊接方向的钛合金薄板失稳变形程度随板宽的增加而减小,而垂直于焊接方向的失稳变形程度随板宽的增加而增大;当板宽为120mm时,其失稳变形程度呈马鞍形分布,当板宽为320mm时,马鞍形变形分布特征消失;钛合金薄板失稳变形的z向位移试验值与模拟结果的相对误差为8%,证明模拟结果较准确。     

残余应力对构件固有频率影响的讨论

以轴焊缝存在残余应力的矩形板为例，建立其残余应力的数学模型。推出存在残余应力时四边简支矩形薄板的固有频率计算公式。从理论和实验的讨论中得出，残余应力越大，固有频率变化越大；频率阶数越高，受残余尖力影响越大等结论。     

超声冲击消除残余应力频率参数的确定

建立模拟焊接过程的三维有限元模型,得到了焊接残余应力的应力场分布,通过对此焊接残余应力场的分布进行研究,可以对焊接结构的质量和使用性能进行预测。应用ANSYS的模态分析功能,得到了模型的固有频率,在固有频率下进行超声冲击消除残余应力会得到较好的效果,并验证了输入频率大于固有频率时,超声冲击消除残余应力的效果与在固有频率下冲击的效果差别不大。     

随焊冲击旋转挤压控制LD10薄板件焊接变形和热裂纹的研究

LD10铝合金薄板在焊接过程中易产生焊接热裂纹,焊后薄板件易产生较大的焊接变形。采用冲击旋转挤压头对焊缝及相邻区域施加一定频率的冲击旋转挤压作用,使焊缝及近缝区产生塑性延展;对LD10常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的焊接残余变形与焊接残余应力进行测量,对比分析了常规焊接件和随焊冲击旋转挤压件的拉伸试验、维氏硬度、断口分析和金相组织,明确了随焊冲击旋转挤压工艺对焊接件组织及性能的影响。试验结果表明,随焊冲击旋转挤压处理后,工件的残余应力被降低到较低水平,随焊冲击旋转挤压工艺起到控制焊接残余应力和变形的作用,并且抑制了焊接热裂纹的产生。     

尺寸因素对SUS304不锈钢残余应力和焊接变形的影响

采用数值模拟和试验手段相结合的方法研究尺寸因素对SUS304不锈钢对接接头残余应力和焊接变形的影响。以有限元软件ABAQUS为平台,开发考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元法来模拟板厚为4 mm的SUS304对接接头的温度场、应力场和焊接变形。分别采用小孔法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和面外变形。通过数值模拟结果与试验结果比较可知,基于大变形理论的计算结果与试验结果吻合良好,验证了该计算方法的有效性。通过数值模拟方法研究长宽比对SUS304对接接头残余应力和变形的影响,结果表明,随着长宽比的增加,面外变形和横向残余应力明显增大,而长宽比对纵向残余应力的影响较小。此外,采用数值模拟方法研究焊缝余高对SUS304对接接头变形的影响,结果表明,余高对焊接变形模式有显著影响,不考虑余高的变形模式为凸-凹型,而考虑余高的变形模式为凹-凸型。     

外部拘束条件下Q345钢单道堆焊接头面外变形机理的探讨

采用数值模拟和试验手段相结合的方法研究外部拘束对低合金高强钢Q345单道堆焊接头面外变形影响的机理。基于有限元软件ABAQUS平台,开发同时考虑材料非线性、几何非线性与接触非线性的热-弹-塑性有限元算法来模拟板厚为2 mm和4 mm的低合金高强钢薄板单道堆焊的温度场、残余应力和焊接变形。同时,采用试验方法测量了薄板接头的面外变形。通过比较试验结果和模拟结果,验证了所开发的有限元计算方法的有效性。分析自由状态和外加约束条件下接头的面外变形模式;比较中央截面平均压应力和其临界失稳应力的数值;研究不同拘束位置对纵向塑性应变和横向塑性应变分布的影响。结果表明,在薄板发生失稳变形时,外加拘束对面外变形的控制作用不明显;而在薄板未发生失稳变形时,外部拘束能够明显减小面外变形。     

铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟,研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现,在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响,才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。     

6061铝合金薄板焊接应力与焊接变形

研究了6061铝合金薄板TIG焊焊接应力、焊接变形与焊接电流、焊接电压和板材尺寸的关系.随着焊接线能量的增加,铝合金的纵向和横向收缩变形增加;随着板的长度的增加,由于约束增加,板的纵向残余变形减少,厚度方向的抗弯增大,横向变形增大.板焊后,焊缝处受拉应力,而紧靠焊缝的母材处却受压应力,其余部分受拉应力且焊接线能量越大,残余应力越大.     

非线性弹性地基上矩形薄板产生分叉的参数条件

根据非线性振动理论,以考虑地基板阻尼和非线性效应的小挠度非线性弹性地基上矩形薄板为研究对象;在得出的受横向均布简谐激励作用下,矩形薄板非线性运动学方程的基础上,对非线性弹性矩形薄板产生分叉的参数条件进行了研究;获得了非线性地基上矩形薄板产生静态和动态分叉的参数条件;得出了在横向激励幅值q或角频率ω很小时,非线性弹性地基上矩形薄板不容易产生静态和动态分叉;在一定的角频率ω以后,横向激励幅值q取任何值都会出现动态分叉;当横向激励幅值q和角频率ω同时取值比较大时,将产生静态分叉等结论。     

过载法消除矩形压力蒸汽灭菌器焊接残余应力的数值分析

灭菌器的内腔通常由奥氏体不锈钢焊接而成,焊接残余应力与腐蚀介质共同作用,具有较高的应力腐蚀倾向,降低残余应力可减轻应力腐蚀。采用SYSWELD软件对奥氏体不锈钢矩形压力蒸汽灭菌器进行包括对接焊、搭接焊、T型焊三种焊接方式的数值模拟,得到焊后残余应力的分布;将焊接模拟结果导入到NASTRAN软件中,对灭菌器夹套和内壁进行加压卸载模拟,得到加压卸载后残余应力的分布。分析其残余应力变化规律,结果表明:过载法能有效改善矩形蒸汽灭菌器残余应力的分布情况;316L更容易通过加压卸载方法消除残余应力。     

LY12铝合金薄板焊接残余应力测试分析

采用切条法和有限元计算,完成了对LY12铝合金薄板焊件焊接残余应力的测试和数值分析,测得的纵向焊接残余应力数值与有限元计算的结果吻合良好,研究结果表明,分析得到的残余应力分布,对LY12铝合金薄板在焊后服役过程中承受的应力状态分析提供了基础理论依据,有着实际的意义。     

钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

刨煤机系统固有频率特性分析

考虑刨链焊接热效应对刨煤机系统固有频率的影响,基于ANSYS有限元软件对刨链焊接及其热处理过程进行了仿真分析,得到了两种情况下的残余应力分布规律。同时求解出了两种情况下刨链刚度值并与试验进行了对比。采用MATLAB软件对刨煤机系统固有频率进行求解,得到系统6阶固有频率值及特征值。研究结果表明:随着刨头的移动,系统固有频率呈现先降低后增大的趋势,且焊接热效应对系统固有频率产生较大的影响。     

焊接残余应力对桥壳疲劳寿命的影响研究

桥壳作为驱动桥的核心零部件,其疲劳寿命对驱动桥乃至整车安全性有决定性的影响,对于制造过程中使用焊接工艺的桥壳,焊接残余应力的影响不容忽略。以某商用车驱动桥桥壳为研究对象,在获得其焊接残余应力分布的基础上,分析焊接残余应力对桥壳在静态载荷和动态循环载荷工况下应力应变响应的影响。使用应变-寿命分析方法对桥壳在弯曲疲劳试验工况下的寿命进行预测,并与台架试验结果进行对比,结果表明考虑焊接残余应力时,疲劳寿命次数和破坏位置的预测结果与试验结果吻合较好,验证桥壳疲劳寿命预测模型的准确性。与不考虑焊接残余应力的模型相比,焊接残余应力导致桥壳疲劳寿命次数降低,且失效位置不同,说明了疲劳寿命预测时考虑焊接残余应力的必要性。本文方法可推广应用于含有焊接残余应力的结构疲劳寿命预测,为结构优化设计提供指导。     

车轮滑动时钢轨热弹塑性有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS建立轮轨接触热弹塑性平面应变热机耦合有限元模型。模型中,材料本构采用的是双线性塑性模型,考虑轮轨自由表面与环境的热对流的影响和温度对材料参数的影响,通过移动边界条件模拟轮轨接触区的移动。分析车轮滑动时不同摩擦因数和轴重对钢轨温度场和残余应力分布的影响。计算结果表明,钢轨表面最高接触温升发生在接触斑中心后半轴靠近边缘处,温升主要分布在接触表面大约1.6mm的深度范围,钢轨表层最大VonMises等效应力发生在离钢轨表面大约0.2mm的次表面;残余应力应变的影响主要在钢轨表面大约10mm范围内,在钢轨表面考虑热影响时残余应力比不考虑热影响的大;考虑热影响时钢轨表层的温度随摩擦因数和轴重的增大而增大,钢轨表层残余应力也随着摩擦因数的增大而增大,而轴重对钢轨表面残余应力影响不明显,而在次表层影响很大。     

板级电路热振动耦合特性分析与研究

在求解热振动耦合问题的时候,由于耦合项的存在,使得温度场不能独立求解,大大增加了问题的复杂性.针对精确求解耦合问题的困难,从有限元法入手,运用功能强大的ANSYS分析软件,以特定板级电路模块为研究对象进行热振动耦合特性分析.在分析过程中考虑了材料参数随温度变化的非线性因素,并和不考虑热效应的振动分析结果进行了比较.通过分析与研究,得到了热应力既可以增大板级电路的固有频率,也可以减小板级电路的固有频率;在温度场的影响下,板级电路的弹性模量会降低,从而使固有频率降低,而其它材料参数对固有频率影响不一;多影响因素的综合作用下,通常会使板级电路的固有频率降低等结论.     

焊接残余应力对正交接管结构强度性能的影响

运用有限元方法对正交接管结构在常规焊接和在线焊接条件下的温度场和残余应力场进行了数值模拟。考虑残余应力,对结构在内压作用下的应力及载荷应变曲线进行了分析。结果表明,在研究该结构的强度性能时,常规焊接条件下可不考虑残余应力的影响,而在线焊接残余应力对强度性能有较大的影响。     

奥氏体不锈钢纵向焊接残余应力分布的有限元模拟

以LED集鱼灯基板与灯壳的搭接接头为例,建立了热力学耦合的三维有限元模型,运用SYSWELD焊接专业软件,对316L奥氏体不锈钢薄板焊接件在不同焊接条件下纵向残余应力分布进行有限元模拟与分析,研究了预热温度和焊接顺序对纵向残余应力分布的影响,并将模拟结果与实测结果进行了对比。结果表明:采用预热可以有效降低焊接件的纵向残余应力;随着预热温度的升高,纵向残余应力降低;焊接顺序对纵向残余应力的影响不大;模拟结果与实测结果比较吻合,验证了计算用模型的准确性。