混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上，对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明，焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面的附近的叶片上。这个结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为。     

考虑金属逐步填充的多道焊温度场数值模拟

采用“单元死活”有限元技术自行编制了控制焊接过程金属填充的子程序,利用Marc有限元软件以低碳钢为例进行了三维多道焊温度场的数值模拟。实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,温度场计算结果与试验测量值十分吻合。将计算结果与未考虑材料逐步填充的多道焊计算结果进行了比较。结果表明,是否考虑金属逐步填充对多道焊计算结果影响很大,在多道焊次数较多时不可忽略。为更准确的多道焊应力分析打下了基础。     

Effect of pin rotating speed on lap shear strength of stationary shoulder friction stir lap welded 6005A-T6 aluminum alloy

Stationary shoulder friction stir lap welding (SSFSLW) was successfully used to weld 6005A-T6 aluminum alloy in this paper.Effect of pin rotating speed on cross section morphologies and lap shear strength of the SSFSLW joints were mainly discussed.Results show that joints without flash and shoulder marks can be obtained by the stationary shoulder.Cross section of the SSFSLW joint presents a basin-like morphology and little material loss.By increasing the rotating speed from 1 000 rpm to 1 600 rpm,both effective sheet thickness and lap width increase,while lap shear failure load firstly decreases and then increases.The maximum failure load of 14.05 kN is attained when 1 000 rpm is used.All SSFSLW joints present shear fracture mode.     

锌夹层对铝合金超声搅拌摩擦点焊Hook缺陷的影响

对于铝合金的搅拌摩擦点焊,Hook缺陷是制约接头焊接质量的原因之一. 文中提出一种添加锌夹层的超声搅拌摩擦点焊新工艺,在利用超声可提高材料流动性及促进元素扩散的同时,添加纯锌中间层,使界面形成低熔点共晶进一步促进Hook区材料的冶金结合,从而改善Hook形貌,提升接头焊接质量. 结果表明,添加锌夹层可明显改善接头Hook形貌,显著提高了Hook区有效连接面积. 在不同热输入条件下,添加锌夹层后超声搅拌摩擦点焊接头的拉剪强度均有所提高. 当转速为600和1 200 r/min时,添加锌夹层比常规超声搅拌摩擦点焊工艺得到的接头拉剪失效载荷分别提升了21.36%和12.79%.     

低于β相相变温度时TC4钛合金搅拌摩擦焊接头的成形及拉伸性能

利用轴肩直径为15 mm的钨铼合金搅拌头对2.5 mm厚TC4钛合金进行搅拌摩擦焊,重点分析接头成形、显微组织与拉伸性能。结果表明:焊核区的横截面形貌呈现典型的"碗形";当转速小于200 r/min时,焊接过程中的温度峰值低于β相相变温度。组成焊核的搅拌针作用区常出现"撕裂"型缺陷,其主要与焊接过程中的焊接拉应力有关;降低搅拌头的旋转速度有利于减小、甚至消除"撕裂"型缺陷。低于相变温度下获得的无缺陷焊接接头的抗拉强度几乎与母材的等同,拉伸测试后的断口由大量韧窝组成,为典型的韧性断裂。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的应力场进行了数值模拟.得到了焊接过程中纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况.结果表明,焊后应力峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近.该结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为.     

2A12铝合金回填式搅拌摩擦点焊的工艺研究

采用回填式搅拌摩擦点焊(RFSSW)对上下板厚度分别为1.5 mm和2 mm的包铝2A12(LY12)铝合金进行焊接,主要对比套筒下扎式和搅拌针下扎式RFSSW接头组织与性能的不同。试验结果表明:工艺参数选择不当时,2种下扎方式分别产生位于热机影响区/焊核区(TMAZ/WZ)界面和WZ中心的未充分回填缺陷。虽然呈现同种断裂方式,套筒下扎式RFSSW接头因更宽的搭接区面积而拉剪强度更高。除此之外,套筒下扎式RFSSW接头WZ的硬度也更高。     

基于RBF-GA的铝/镁异材FSLW工艺参数优化

为获得高质量的7075-T6/AZ31B异种合金Zn中间层-超声辅助FSLW接头,通过RBF-遗传算法对转速、焊接速度、Zn中间层厚度及超声功率四种工艺参数进行了优化. 结果表明,经过训练的RBF神经网络满足预测精度要求;将其与遗传算法相结合,在经多次迭代后可获得最优工艺参数组合. 取可执行最优解转速1 037 r/min、焊接速度82 mm/min、Zn层厚度0.04 mm和超声功率1 440 W进行试验验证,焊接接头拉剪载荷达到8 860 N,与已报道最优接头相比提高11.4%. RBF神经网络与遗传算法相结合的人工智能优化方法可准确预测并优化接头质量,且具有较大的时间及经济优势.     

混流式转轮局部处理技术与局部压应力区的优化

焊接残余压应力的存在能够有效提高焊接结构的抗疲劳性能．在优化混流式转轮焊接工艺、实现转轮叶片出水边焊接接头熔合区附近易开裂区域压应力化的基础上,对局部加热及锤击处理对转轮易开裂区域的应力场分布的影响进行了数值模拟和真机试验测试分析．结果表明,采用局部加热和局部锤击的方法均可以对转轮易开裂区域的焊接残余应力场进行调控,优化转轮的局部压应力区,进一步提高转轮易开裂区域的残余压应力值,形成高压应力区,扩大压应力区范围,促进转轮易开裂区域压应力化的实现,有效的提高转轮的抗疲劳性能．     

焊接工艺参数对2024铝合金搅拌摩擦焊过程中材料塑性流动行为的影响

以轴肩端面为同心圆的带螺纹搅拌头为研究对象,利用计算流体力学软件FLUENT建立了三维塑性材料流动模型,对2024铝合金搅拌摩擦焊接过程中材料的塑性流动进行了数值模拟,研究焊接工艺参数对模拟结果的影响。结果表明,在搅拌头附近区域材料的塑性流动剧烈,且轴肩附近材料的流动速度高于搅拌针边缘材料的流动速度;随着搅拌头旋转速度的增加,搅拌头附近区域材料流动更剧烈,且高速流动的材料区域范围变大;焊接速度的提高对搅拌头及其附近区域材料的流动影响不大。