K-TIG焊接接头的应力与变形

采用SYSWELD软件对Q345低合金钢板的匙孔型钨极气保焊（keyhole gas tungsten arc welding,K-TIG）焊接过程进行了模拟,选用了3种形式的组合热源对K-TIG焊接过程的温度场进行数值模拟,并与实际焊缝轮廓进行对比,发现采用上半部分双椭球热源和下半部分3D高斯热源的组合热源所得温度场与实际情况较为相似.并通过K-TIG焊接数值模拟,分别研究板厚、间隙和焊接速度对K-TIG焊接接头变形和应力的影响.结果表明,减小焊接板厚有利于减小焊后z向变形和横向残余应力,留出适当的间隙有利于减小焊后残余应力,增大焊接速度有利于减小焊后变形,但不利于控制焊后残余应力.     

分段退焊对角接接头焊接残余应力及变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以Abaqus软件为平台进行角接接头焊后残余应力及变形的分析,采用分段移动热源模型并利用Fortran语言开发热源子程序,分别采用直通焊和分段退焊两种方式进行角接接头焊接温度场、残余应力及变形的数值模拟分析.结果表明:横向变形是角接接头最主要的变形;角接接头焊接在焊缝端口处的残余应力为压应力,...     

构架管板搭接接头数值模拟与校核

管板搭接接头是B型地铁构架的横梁上吊座与横梁管的重要焊缝之一,为多层多道焊。焊接收缩量大,且容易造成应力集中。吊座与横梁管的焊接质量直接影响构架的整体性能,因此,有必要对管板搭接接头应力分布展开研究。本文利用Sysweld焊接软件,采用热源曲线作为加热热源,通过试验温度循环曲线与模拟温度循环曲线匹配原则,进行管板搭接接头数值分析模型的建立和热源校核。通过建立的数值分析模型得到接头的应力分布,对关键点采用X射线衍射仪展开测试,并与模拟点应力分布进行对比,证明建立的管板搭接接头的数值分析模型能够准确反映应力分布趋势。     

热源模型对Q420厚板焊接残余应力和变形预测精度的影响

以板厚为40 mm的Q420高强钢多层多道焊接头为研究对象,基于有限元软件MSC. Marc,分别采用移动热源模型和瞬间热源模型对接头的残余应力与变形进行了数值模拟,同时也用试验方法测量了接头的焊接残余应力和变形。对比数值模拟结果与试验结果可知,移动热源模型对焊接残余应力和变形都有较高的预测精度;瞬间热源模型只能比较精确的预测焊接残余应力,预测的焊接变形远低于实际测量值,然而,瞬间热源模型能大幅度的缩短计算时间。如果焊接构件只关注焊接残余应力,瞬间热源模型将具有更大的优势。     

铝合金T型接头激光+GMAW复合热源焊温度场的有限元分析

从宏观传热学出发,综合考虑焊缝横断面形状特点及接头形式对焊接热流的影响,建立了适用的T型接头激光+GMAW复合热源焊的组合式热源模型.利用双椭球体热源模型描述电弧热流和熔滴热焓,采用热流峰值指数递增-锥体热源模型表征激光热输入,并通过坐标系转换的方法旋转热源模型,以考虑焊枪倾斜对焊接热流分布的影响,推导出适用于T型接头复合焊的热源模型表达公式,从而简化了T型接头焊接数值模拟中的模型加载过程.将所建立的模型用于不同焊接条件下铝合金T型接头激光+GMAW单侧双面焊接焊缝形状和尺寸的模拟计算,计算结果与实验结果吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性;利用该模型计算了铝合金T型接头复合焊近缝区不同位置的热循环曲线,分析了铝合金T型接头复合焊热循环特征,为其组织和性能的预测奠定了基础.     

304L管板式换热器换热管与管板接头的焊接

进行了304L换热管和304L管板接头不同焊接工艺方法(SMAW,TIG,MAG)以及在采用SMAW工艺方法时不同坡口深度的对比试验;指出了采用填丝TIG焊工艺焊接换热管和管板接头的质量稳定性好;阐述了MAG焊工艺焊接换热管和管板的应用前景:强调了管板坡口深度对于SMAW工艺焊接换热管和管板接头质量的重要性.     

激光焊在解决薄壁壳体焊接变形的应用研究

基于薄壁壳体的焊接变形,研究了壳体变形理论、T形接头的激光焊工艺,利用激光焊技术解决了其焊接变形大的问题。根据激光热源、壳体材料的特点制定焊接工艺流程,通过改变激光入射角的方式,解决薄壁壳体上T形接头的激光焊问题。通过试验验证,确定激光焊参数,在保证焊接质量的前提下,做到焊接变形小、焊缝成形美观,壳体焊接变形控制在0. 12 mm以下。     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

换热器管子与管板焊接接头残余应力数值模拟;Ti（C，N）／40Cr钎焊接头残余应力数值计算;分段焊的焊接顺序对T形接头残余应力场的影响;高频焊管残余应力的测量及三维有限元数值模拟;基于固有应变法筒体对接多道焊焊接变形的预测;     

电铆焊焊孔间距对货车侧墙焊接变形的影响

针对货车侧墙采用电铆焊焊接时的变形控制问题,文中采用组合热源模型对电铆焊热源进行了模拟,并验证了模型的准确性,取适当的电铆焊接头并通过顺序热力耦合计算了其固有应变,利用固有应变通过弹塑性有限元法研究了焊孔间距对货车侧墙结构焊接变形的影响,并对模拟结果进行了验证。结果表明:在试件底板中央焊接变形最大,顶角位置的焊接变形最小;随着焊孔间距的增大,试件的焊接变形减小;模拟结果与试验结果吻合。     

2219铝合金板材搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能研究

2219铝合金拼焊板焊接接头局部微区力学性能差异大,严重影响拼焊板的整体成形性能,为了构建拼焊板的整体成形损伤模型,预测成形破裂缺陷,有必要对搅拌摩擦焊拼焊板焊接接头的局部力学性能进行研究。针对焊接接头不同微区尺寸小,直接测量难度大的问题,提出显微组织分析与DIC测试相结合测试搅拌摩擦焊焊接接头局部力学性能的方法。首先通过微观组织分析与显微硬度测试相结合的方法确定了2219铝合金焊接接头各微区的形状和尺寸;其次通过DIC分析获得了2219铝合金焊接接头各微区在单向拉伸过程中应变变化情况;最后利用幂指数模型进行拟合,建立了拼焊板焊接接头各微区的局部力学性能模型。     

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.     

基于复合热源模型的Al-Mg-Zn铝合金脉冲MIG焊接模拟

针对脉冲MIG焊接试验过程建立了复合热源模型,并采用有限元软件ABAQUS对板厚15 mm的Al-Mg-Zn铝合金进行了多层多道脉冲MIG焊接的传热过程数值模拟. 根据复合热源和单一双椭球热源进行计算对比. 结果表明,该组合热源可以较好的模拟脉冲MIG焊接不同道次的熔池形貌,并且降低热源校准难度. 同时,基于建立的复合热源模型,文中引入非线性弹性边界条件表征实际夹具工装,对脉冲MIG焊接过程的应力和变形分布进行仿真模拟,其中焊后变形分布规律和试验测量具有较好的一致性.     

构架环形多道焊变形仿真与焊序选优

基于对焊接变形的产生机理分析,利用实体-壳单元混合模型,建立了转向架构架横梁组对环形多道焊变形仿真的有限元模型,以有效降低计算规模,并利用壳单元实现模型中实体与壳单元的连接.结合试验研究,利用3D双椭球模型,实现了焊接热源的校核,并通过提取和简化各层的平均热循环曲线,实现热源加载,以提高计算效率.在此基础上,对横梁组对环形多道焊不同焊接顺序下的变形进行计算,实现了面向变形控制的焊接顺序的选优.结果表明,采用的多道焊变形仿真建模与计算方法是可行的,能够满足工程仿真需求.     

焊接顺序对薄壁八边形管-板焊接接头残余应力的影响（英文）

考虑实际焊接中热-机械的直接耦合效应,通过热-弹塑性有限元法建立三维有限元模型来研究不同焊接顺序对薄壁6061铝合金焊件焊后残余应力分布的影响,采用单道TIG焊接实验来验证模拟结果的准确性;利用九种不同的焊接顺序来研究八边形管和底板之间焊后残余应力的分布状态。结果表明,焊缝及其附近存在的初始残余应力并不影响最终残余应力的分布;选择合理的焊接顺序可以有效降低八边形管-板接头的残余应力。     

挖掘机主平台三维焊接有限元模拟

应用有限元软件ABAQUS对挖掘机主平台多道焊的温度场和应力场进行了数值模拟.选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和周边对流、辐射散热的影响,采用内部热生成和振幅曲线的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程.获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并分析了计算结果.     

厚板多层多道焊温度场的有限元分析

考虑坡口形式对焊接热输入分布的影响及焊缝横断面形状特征,建立了超细晶Q460高强钢厚板多层多道GMAW焊有限元分析模型.利用ANSYS软件对超细晶钢多层多道焊焊缝及热影响区形状尺寸进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好.对超细晶钢多层多道焊温度场及热循环曲线进行了计算和定量分析.结果表明,后续焊缝对整个厚度方向上热影区热循环的峰值温度、高温停留时间及冷却时间有重要影响,应严格控制后续焊缝热输入或层间温度.     

Numerical Investigation on Residual Stresses of the Safe-End/Nozzle Dissimilar Metal Welded Joint in CAP1400 Nuclear Power Plants

The residual stress evolution in a safe-end/nozzle dissimilar metal welded joint of CAP1400 nuclear power plants was investigated in the manufacturing process by finite element simulation. A finite element model, including cladding, buttering, post-weld heat treatment (PWHT) and dissimilar metal multi-pass welding, is developed based on SYSWELD software to investigate the evolution of residual stress in the aforementioned manufacturing process. The results reveal a large tensile axial residual stress, which exists at the weld zone on the inner surface, leads to a high sensitivity to stress corrosion cracking (SCC). PWHT process before dissimilar metal multi-pass welding process has a great influence on the magnitude and distribution of final axial residual stress. The risk of SCC on the inner surface of the pipe will increase if PWHT process is not taken into account. Therefore, such crucial thermal manufacturing process such as cladding, buttering and post-weld heat treatment, besides the multi-pass welding process, should be considered in the numerical model in order to accurately predict the distribution and the magnitude of the residual stress.     

焊接热循环对SA508-3钢临界粗晶区组织和性能的影响

针对核电设备用SA508-3钢临界粗晶区,采用热模拟技术研究了不预热下焊接热循环对临界粗晶区组织和性能的影响.结果表明,临界粗晶区在原奥氏体晶界上析出了项链状的隐晶马氏体组织,使其性能恶化,是焊接接头中最为薄弱的区域.临界粗晶区在经历峰值温度400~650℃的焊接热循环后,冲击韧性得到明显的改善,此时可以获得良好的强韧性匹配.在SA508-3钢多层多道焊接过程中,通过合理控制层道间焊接热循环条件,可有效改善临界粗晶区组织和性能.     

高速列车用厚板铝合金CMT焊接工艺

针对低热输入、高质量焊接技术的需求,研究厚板铝合金多层多道冷金属过渡技术(cold matal transter,CMT)焊接工艺和脉冲MIG焊接工艺的区别,对CMT焊接和脉冲MIG焊接进行热循环曲线测量,焊接接头拉伸、弯曲、硬度等常规力学性能试验和接头微观组织分析.结果表明,铝合金厚板焊接时相对脉冲MIG焊接方法,CMT方法焊接温度场低,焊接接头软化明显减弱,冲击韧性得到提高,厚板多层多道焊接接头组织明显改善,晶粒明显细化.试验表明CMT焊接方法可获得相对脉冲焊接更加优良的铝合金焊接接头.     

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.