弹性薄腹工形截面柱的弯扭屈曲临界力

本文在考虑截面周边形状改变的前提下,计算薄腹工形截面柱的弯扭屈曲临界力,讨论了杆件可能出现的多种失稳形式,导出有实用意义的相关公式.     

基于SH-CCT图的Q345钢焊接接头组织与硬度预测方法研究

以通用有限元软件ABAQUS为计算平台,采用Fortran语言编程,分别单独基于单个Q345钢模拟焊接热影响区连续冷却组织转变曲线(SH-CCT,峰值温度分别为900、1100和1300℃,简记为SH-CCT900、SH-CCT1100和SH-CCT1300)和同时基于3个不同温度下的SH-CCT图建立了4种组织与硬度计算模型,利用所建立的模型对Q345钢TIG重熔焊接接头的温度场、组织分布和硬度分布进行了计算,通过模拟结果与实验结果的比较,研究了采用不同的计算模型对焊接接头组织与硬度预测的适用性与准确性.采用单个SH-CCT图的组织计算结果仅在热影响区(HAZ)局部区域与实验结果吻合良好,其他区域有较大偏差.采用单个SH-CCT900图时,计算所得的部分相变区铁素体体积分数与实验结果的相对误差为7.7％;采用单个SH-CCT1100图时,计算所得的细晶区铁素体、贝氏体和马氏体体积分数与实验结果的相对误差分别为11.3％、17.3％和15.5％;采用单个SH-CCT1300图时,计算所得的粗晶区马氏体体积分数与实验结果的相对误差为29.6％.同时采用3个SH-CCT图时,组织计算结果在整个HAZ上与实验结果吻合良好.采用单个SH-CCT图的硬度计算结果仅在HAZ局部较窄区域与实验结果较为接近,而同时采用3个SH-CCT图的硬度计算结果在整个HAZ上都与实验结果较为吻合,其硬度绝对差值范围为0～14 HV.采用上述4种计算模型所得到的焊缝区组织与硬度计算结果都与实验结果有较大偏差,需进一步获取精确的焊缝区SH-CCT图.在实际焊接过程中,若只考虑热影响某一区域(如粗晶区)的相变情况,也可以仅采用对应的单一SH-CCT图来进行数值预测.     

合并焊道法对SUS304不锈钢平板对接接头焊接残余应力计算精度和效率的影响

厚大不锈钢焊接接头广泛应用于核电、火电和化工等行业中,焊接残余应力一直是一个被关注的焦点问题。随着计算焊接力学理论的日臻成熟,采用有限元方法来模拟焊接残余应力已经成为了可能。但是由于计算机硬件条件的限制,目前的计算效率还难以满足实际工程的需求。基于ABAQUS有限元软件平台开发高效的瞬间热源模型来模拟板厚为25 mm的对接接头的热输入,并与移动热源模型的计算结果进行比较。为了进一步提高计算效率,基于奥氏体不锈钢母材和相应填充材料的性能特点,尝试采用不同的焊道合并方式来缩短焊接温度场和应力场的计算时间。同时,还采用应力释放法测量板厚25mm、焊道数为17道的平板对接接头的残余应力分布,并将数值模拟结果与实验结果进行比较。结果表明,采用瞬间热源模型可较精确地模拟焊接残余应力的分布和大小,计算时间与移动热源模型相比可以大幅缩短。此外,采用数值模拟方法研究合并焊道法对板厚为75mm的对接接头残余应力计算结果的影响。数值模拟结果表明,焊道合并方式对纵向残余应力的计算结果影响较小。对横向残余应力而言,焊道合并方式对计算精度有较显著的影响,表层焊道合并方式严重低估了表面横向残余应力,而内部焊道整体合并方式虽然略微低估了表面横向残余应力,但能较好地预测接头上、下表面的横向残余应力分布与大小。采用瞬间热源模型再结合焊道合并方式是一种解决厚大焊接接头残余应力计算的有效手段。     

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。     

弹性薄腹工形截面柱的弯扭屈曲临界力

本文在考虑截面周边形状改变的前提下,计算薄腹工形截面柱的弯扭屈曲临界力,讨论了杆件可能出现的多种失稳形式,导出有实用意义的相关公式.     

P92钢多层多道焊接接头残余应力的有限元模拟

采用考虑固态相变的热-冶金-力学耦合有限元模拟方法,使用SYSWELD软件研究了P92钢多层多道焊接接头的温度场及残余应力场;观察了接头截面形貌,采用盲孔法测试了残余应力,并对模拟结果进行了验证;采用该有限元模拟方法分析了焊接过程中残余应力的变化。结果表明:模拟得到的接头截面峰值温度分布形状与试验得到的接头截面形貌相吻合,说明有限元模拟可以较好地还原实际焊接过程中的热输入情况;模拟得到的接头残余应力沿焊缝中心呈对称分布,与试验结果吻合较好,说明该有限元模拟方法可以准确地预测P92钢多层多道焊接接头的残余应力;在多层多道焊接过程中焊缝及热影响区的部分金属在经历后续热循环时发生软化,导致残余应力消失,并在冷却阶段发生残余应力的重新分配。     

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。     

P92/IN625异种钢焊接残余应力数值模拟

为研究P92/IN625异种钢焊接接头的残余应力分布特征,基于焊接专用有限元模拟软件SYSWELD,开发了考虑材料固态相变和加工硬化因素的"热-冶金-力学"耦合的有限元计算方法。利用所开发的计算方法,对P92/IN625异种钢对接接头的焊接温度场和残余应力分布进行模拟,并将残余应力模拟结果与文献中获取的中子衍射法和深孔法试验数据进行对比。研究结果表明,轴向和周向的残余应力的计算结果都与试验值比较吻合,验证所开发的有限元计算方法的合理性。     

弹性薄腹工形截面梁的临界双力矩

本文提出临界双力矩的概念,在考虑横截面周边形状改变的基础上导出临界双力矩的算式,并用来计算弯矩与双力矩共同作用下工字钢梁的临界力矩,得到有实用意义的相关公式.     

基于频带分割法反演电离层TEC参数

星载合成孔径雷达(SAR)系统会受到电离层带来的相位影响,降低星载SAR系统成像质量,对低频段宽带星载SAR尤其明显。为了消除电离层对星载SAR带来的相位影响,基于陆地观测技术卫星2号(ALOS-2)星载SAR数据,采用距离向频带分割法来估计电离层电子总含量(TEC)参数。验证推导距离向频带分割法的最优估计精确度,并利用ALOS-2数据,采用距离向频带分割法反演得到二维电离层TEC参数分布,分析了距离向分辨单元数对反演精确度的影响。另外,分析了雷达图像不同区域采用距离向频带分割法的估计精确度。结果表明频带分割法具有很强的鲁棒性,可以有效地反演电离层TEC参数分布,同时距离向分辨力单元数和成像区域场景地形起伏也影响反演电离层参数的精确度。