QTT天线轨道重力弯矩下多层多道焊角变形预测

QTT (Qitai radio telescope)天线轨道每段尺寸4 000 mm × 600 mm × 200 mm，进行多层多道焊拼接时，坡口与熔敷金属量大，角变形大. 为了预测与控制变形，通过轨道缩比模型的试验与有限元分析，验证了热弹塑性耦合模型的合理性，并在有限元模型中考虑了重力的影响. 同时为解决大型QTT天线轨道结构多层多道焊模拟计算量大的问题，增加了重力弯矩影响，对多层多道焊角变形预测公式进行了修正. 结果表明，对于大型QTT天线轨道结构，重力影响因素不可忽略，且添加重力条件提高了模型角变形预测精度，为新一代大型QTT天线轨道实际装焊提供了理论指导.     

纯金属TIG焊熔池等轴晶生长的相场法模拟

焊接熔池冷却速度快、凝固时间短、过冷度大,结合以上特点构建相场法与有限筹分的耦合数学模型,对TIG焊接熔池中等轴晶生长过程进行研究.首先,利用该模型成功模拟了纯镍焊接熔池中心区域单个等轴晶生长过程形态演变.进一步研究了不同过冷条件下,等轴枝晶生长形貌和生长行为的变化规律.模拟结果符合固液界面形貌稳定性理论.同时,初步计...     

基于CA模拟焊缝凝固过程枝晶生长的分析

将元胞自动机方法用于焊缝金属凝固组织演变的模拟中,不仅为焊缝微观组织演变的数值模拟开辟了一种新的途径,同时也有助于研究焊接接头组织并依此优化工艺来提高焊件质量.文中研究了焊缝凝固过程中的溶质扩散问题,构建了基于元胞自动机的焊缝枝晶生长速度模型,在此基础上进行了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶生长的模拟.初步计算了焊缝中心等轴晶和熔池边缘柱状晶的生长形态,计算结果明显再现了二次、三次枝晶的生长及竞争生长等微观现象.结果表明,元胞自动机方法是研究和模拟焊缝微观组织的有效手段之一.     

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.     

低匹配对接接头形状参数对三点弯曲应力集中系数的影响

弹性阶段以提高低匹配接头弯曲承载能力为目标,基于有限单元法针对X形坡口低匹配对接接头三点弯曲形状设计,从材料力学方法角度出发,考察了双侧余高对称时低匹配对接接头的焊缝余高、盖面焊道宽度、焊趾过渡圆弧半径等形状参数对三个危险区弯曲应力集中系数的影响.结果表明,对母材与焊缝交界处突变区与焊缝底部中心区的影响规律为焊缝余高影响最大,盖面焊道宽度影响次之,焊趾圆弧半径影响最小;对焊趾部位影响规律为盖面焊道宽度的影响较大,焊趾圆弧半径和焊缝余高影响均较小.选择合适的形状参数可以提高低匹配接头弯曲承载能力.     

随焊冲击碾压整形新方法及等承载接头拉伸与疲劳性能

提出了随焊冲击碾压整形方法（weld shaping with trailing impact rolling,,WSTIR）,并研制了一套随焊冲击碾压整形装置．对随焊整形后低匹配等承载接头（equal load-carrying capacity,ELCC）进行了拉伸试验和疲劳试验．结果表明,随焊整形后接头拉伸均断裂在近焊趾的母材处,断裂应力均达到母材的抗拉强度;随焊整形后接头的疲劳寿命明显大于原始焊态接头,由于随焊整形接头焊趾处圆弧过渡降低了应力集中,进而提高了随焊整形接头的疲劳承载能力．拉伸与疲劳试验说明随焊冲击碾压整形后的平余高低匹配接头达到了等承载的要求．这种随焊整形方法将有力地推动低匹配等承载接头设计方法在工程实际的应用．     

曲线路径动态焊接热源建模

在复杂结构焊接热过程及应力变形分析中,经常遇到曲线焊接路径,其动态焊接热源建模难度大,往往难于实现.为解决该问题,研究了曲线焊接路径热源自动建模方法,实现了曲线上动态焊接热源建模,并为多段直线、环形以及平面曲线焊接路径提供了焊接位姿的定义方法.进一步针对难于用方程直接描述的空间复杂路径、根据焊接结构特征提出辅助圆捕捉法来获取路径上的随动焊枪位姿.利用辅助圆捕捉法,用户可以通过简单的参数输入和CAD操作完成曲线路径动态焊接的热源自动建模.     

Three-dimensional turbulent model of heat transfer and fluid flow in GTAW process

A two-equation K-ε turbulent fluid flow model is built to model the heat transfer and fluid flow in gas tungsten arc welding (GTAW) process of stainless steel SUS310 and SUS316.This model combines the buoyancy force,lorentz force and marangni force as the driving forces of the fluid flow in the weld pool.The material properties are functions of temperature in this model.The simulated results show that the molten metal flowing outward is mainly caused by the marangoni convection,which makes the weld pool become wider and shallower.The comparison of the weld pool shape of SUS310 and SUS316 shows that the slight differences of the value of thermal conductivity mainly attributes to the difference of the weld pool shape and the distinction of heat transport in laminar and turbulent model makes large diversity in the simulated results.     

镍基合金焊缝凝固组织演变过程模拟和仿真

建立了一个元胞自动机与有限差分的耦合模型,并将其应用于镍基合金TIG焊熔池凝固过程的模拟.首先对焊接熔池内的各种凝固组织的生长进行了模拟,成功地模拟了平面晶、胞状晶、树枝晶、等轴晶的形态,并与试验结果进行了比照.进一步模拟熔池凝固时的凝固组织不同形态的演变过程,再现了胞状晶到树枝晶、树枝晶到等轴晶的转变过程.同时,采用溶质扩散模型模拟了扩散对溶质场分布的影响.结果表明,模拟结果与试验结果吻合良好.     

加强工程实践能力的培养 推广“国际焊接工程师”培训教学的实践体会

在对比分析同内外高等教育工程实践能力培养和中同高等教育工程实践培养现状的基础上,针对企业对焊接人才工程实践能力的要求,认为在国内的大学教育中引入"国际焊接工程师"培训内容,对在校生进行"国际焊接工程师"培训的教学实践是可行的。