基于生死单元的组合热源在GMAW焊接中的应用

对于存在材料填充过程的熔化极气体保护焊(GMAW),提出过热熔滴均匀热生成体热源和电弧压力双椭球体热源结合的组合热源模型,计算过程考虑了温度对材料相变及热物理特性的影响,采用"生死单元"技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充;同时将模拟结果与试验结果进行比较,两者表现出较好的一致性。所建立的组合热源充分考虑了GMAW焊的工艺特点,使焊缝形状和尺寸的数值模拟精度有了较大提高。     

基于组合热源的X70管线焊接应力变形数值分析

采用SYSWELD模拟软件对X70管线焊接进行数值模拟,建立了体积组合热源分析模型,确定热物理参数变化规律,模拟计算出焊缝区焊接应力变形的分布规律,求得应力变形最危险位置,为探索管线焊接规律提供了有益的帮助。     

组合热源在激光-MAG复合焊中的应用

文中对于在材料填充过程中采用的激光-MAG复合焊,提出电弧能量双椭球体热源和激光能量锥体热源结合的组合热源模型,计算过程考虑了温度对材料相变及热物理特性的影响,采用“生死单元”技术,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,同时将模拟结果与试验结果进行比较,两者表现出较好的一致性。所建立的组合热源充分考虑了激光-MAG复合焊的工艺特点,使焊缝形状和尺寸的数值模拟精度有了较大提高。     

高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立

基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的"钉头"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性.     

复杂铝合金焊接结构的残余应力数值模拟分析

以SYSWELD有限元软件为平台,开发了基于瞬间热源的高效计算方法来模拟复杂铝合金结构的焊接残余应力. 首先以6061铝合金平板堆焊接头为研究对象,分别采用移动热源和瞬间热源计算接头的焊接残余应力,对比两者的计算结果验证瞬间热源法的有效性. 随后,将所开发的高效计算方法用于模拟6系铝合金复杂结构的焊接瞬态应力和残余应力,并将计算结果用于分析实际产品制造中开裂问题的原因,并提出了两种减缓和防止铝合金结构开裂的方案,即减小焊接热输入和增大开裂位置型材的板厚. 结果表明,铝合金结构在焊接生产制造过程中发生开裂是由该位置产生了高瞬态拉伸应力所致. 降低关键焊缝焊接热输入和增加型材板厚,均对结构开裂位置的瞬态焊接应力有一定程度的改善,且增加型材厚度的改善效果更好.     

转向架构架T形接头单丝、双丝焊接热源模型及应力场数值模拟

为了探究动车组转向架构架T形接头单丝、双丝GMAW焊接温度场及应力场分布特征,基于ABAQUS有限元分析软件,采用数值模拟与实际测量相结合的方式,以转向架侧梁SMA490BW耐候钢T形接头为研究对象,分别建立了单丝及双丝焊的热源模型,模拟了接头的焊接温度场和焊后残余应力场,并通过试验对模拟结果进行了验证.结果表明:单丝...     

激光深熔温度场数值模拟热源模型分析

热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特征的基础上，构建了组合热源模型，讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状，并与实验结果进行了比较。     

模拟焊接过程电弧摆动的热源模型

针对焊接过程数值模拟中电弧摆动难以模拟的问题,通过分析摆动电弧的能量输入,利用能量守恒原理,在经典双椭球热源模型的基础上,推导出模拟摆动电弧的带状热源模型。用该模型模拟的有限元分析结果和试验测得结果比较吻合。     

焊接数值模拟技术在电机制造应力控制上的应用

依托焊接数值模拟技术在转轮上的实际应用成果,对比分析了几种焊接残余应力控制手段在电机关键部件上的应用特点,探讨了数值模拟技术在电机关键部件焊接上的应用前景及意义。通过对比分析可知：焊后热处理消应力和振动时效消应力方法对焊接应力在一定程度上均能起到降低作用,但其效果均因条件限制而有一定的局限性。焊接数值模拟技术可以利用计算机及软件对应力场进行调控,具有高度的可重复性,缩短周期,降低成本,在焊接阶段将应力控制在低应力水平,该项技术在电机制造上将会有广阔的应用前景。     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

用瞬间热源模拟Q390高强钢厚板多层多道焊T形接头的焊接残余应力

文中以钢结构中常用的厚板T形接头为研究对象,建立有限元模型,采用所开发的瞬间热源模型,对板厚为30 mm的Q390高强钢多层多道接头的焊接残余应力进行了数值模拟,并与移动热源模型的计算结果进行对比.同时,采用瞬间热源模型,探究了有限元网格密度对焊接残余应力的计算精度和计算时间的影响.此外,采用盲孔法实测了T形接头的焊接残余应力.结果表明,采用所开发的瞬间热源模型,不仅可以保证焊接残余应力有较高的计算精度,而且还可以大幅度缩短计算时间.比较发现,采用瞬间热源模型时,焊缝长度方向的网格大小对计算结果的影响很小,采用粗网格可进一步缩短计算时间.     

三维静态锥体热源穿孔等离子弧焊接熔池的数值模拟

采用三维静态锥体热源对穿孔等离子弧焊接过程进行数值模拟.研究了三维锥体热源作用下焊接熔池流体流场、熔池内金属的流动方式以及熔池流体运动速度的变化.并与高斯热源条件下的模拟结果做比较.最后进行PAW焊接工艺试验,通过测量尾焰信号及焊缝尺寸等判断焊接熔池特征,将理论计算结果与试验测量值进行比较.     

基于串状热源的手工摆动焊应力场的数值模拟

针对在数值模拟过程中常使用的焊接热源模型无法对手工摆动焊进行研究,利用以能量守恒定律为理论基础推导出的串状热源模型对手工摆动焊的焊后应力场进行了数值分析,得到了纵向残余应力与横向残余应力的分布规律。同时用平板试验的方法验证了串状热源处理手工摆动焊的正确性。     

Cluster banding heat source model

0IntroductionWelding is a complex process related to arc physics,heat conduction, metallurgy and mechanics which shouldbe controlled in order to gain high quality welding struc-tures. It is hard to solve practical problem exactly in theprocess of manufacture only by theoretical method. There-fore, as welding production technology is researched, ex-periment is a method in common use and then the produc-tion mode is theory-test-manufacture. However, largenumbers of welding test increase cost of …     

焊接过程数值模拟热源模式的比较

焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容.文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法.针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同方法计算焊接温度场结果的差异.结果表明,生死单元方法是一种简单的热源加载模式,其计算效率优于其他2种加载方法.     

Numerical simulation of gas metal arc welding temperature field

The infrared camera is used to investigate the temperature field of gas metal arc welding.The results show that the temperature distribution of weld pool and adjacent area appears cone shape.A new heat source model combined by Gaussian distribution heat source of the arc and conical distribution heat source of the droplet is set up based on the experimental results, and with the combined boundary conditions,the temperature field of gas metal arc welding is simulated using finite element method.According to the comparison between the results of experiment and simulation in temperature field shows that the new combined heat source model is more accurate and effective than the Gauss heat source model.     

A dynamic welding heat source model in pulsed current gas tungsten arc welding

A time-dependent welding heat source model, which is defined as the dynamic model, was established according to the characteristic of PCGTAW. The parabolic model was proposed to describe the heat flux distribution at the background times. The recommended Gaussian model was used at the peak times due to the bell-shaped temperature contour. The dynamic welding heat source was composed of these two models with a function of time.     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.