钢板焊接温度场与应力应变场有限元数值模拟

文中基于有限元软件ABAQUS,以过渡划分网格方法建立了钢板对接焊有限元模型,采用间接法对厚8 mm钢板焊接过程进行了三维动态数值模拟,计算得到了焊接过程温度场与应力应变场.结果表明:钢板焊接温度场分布与熔池中心距离呈正相关,熔池中心温度最高,距离熔池中心越近温度梯度越大;焊缝处残余应力及变形均呈中间大、两头小的分布形...     

不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结构分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力邓熔池尾部应变场进行了模拟。首先,通过单元再生方案,消除了焊接构件中熔池有对熔池尾部应力应变场的影响。其次,通过加大材料的线膨胀系数,２了凝固收缩对熔池尾部应力就变场的影响,最终得到了各种条件下的焊接应力－应变场。引外,本文将机械庆变随时间变化绵关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线,从而获得了凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹的预测奠定了基础。     

数值模拟在焊接中的应用分析

焊接是一个复杂的物理化学过程,传统的试验方法研究焊接现象不仅成本高、效率低,而且其应用存在一定的局限性,但单纯采用理论方法又很难准确地解决生产中存在的实际问题.借助计算机技术对焊接现象进行数值模拟,可以研究各种复杂的焊接问题,对焊接结构生产具有重要的指导意义.讨论焊接数值模拟技术的基本原理和主要模拟方法,综述数值模拟技术在焊接温度场分析、焊接应力应变分析、焊接冶金和焊接接头组织性能分析方面的应用及研究现状,指出了焊接数值模拟技术的主要发展方向.     

基于ANSYS的焊接过程有限元模拟

以中厚板表面堆焊为例,利用ANSYS软件对焊接过程三维瞬态温度场、应力应变场进行了有限元模拟.分析时采取了有效措施保证求解的准确性和收敛性,计算结果与实测结果比较吻合,并编制了参数化的模拟分析程序.     

低应力无变形焊接新技术——薄板构件的LSND焊接法

低应力无变形(LSND)焊接法是一种在薄板焊接时,利用特定的预置温度场积极控制焊接热应力应变发展过程的新技术。采用相应措施防止工件在焊接温度场共同作用下的瞬态失稳变形,以保证有效的“温差拉伸效应”跟随焊接热源,定量地控制焊缝纵向压缩塑性应变。改变焊后残余应力场使之重新分布,采用常规的焊接方法和焊接工艺参数,即可达到焊后低应力无变形的效果。     

焊接残余应力数值模拟的研究与发展

分析了用有限元法计算焊接残余应力的基本理论，其中包括温度场和应力场的数值模拟，介绍了焊接残余应力数值模拟方法的近期研究成果，并探讨了焊接残余应力数值模拟技术的发展趋势。     

激光弯曲成形数值模拟的研究进展

激光弯曲成形工艺的优势已逐渐被人们所认识,但目前该技术应用的最大障碍是工艺参数与最终成形如何相联系。数值模拟技术为解决该问题提供了有效手段,本文概要介绍了最近几年来有关激光弯曲成形的数学物理模型的最新进展,并指出了未来应重点研究的几个方向。     

基于子结构RESOLVE扩展方法的三维焊接残余应力数值模拟

针对三维焊接残余应力与变形数值模拟过程所需的计算时间、所需磁盘空间及精度问题,本文先计算焊接动态温度场,再运用子结构技术进行弹塑性分析,计算三维焊接残余应力。介绍了子结构理论模型及适用条件,以T形角接试件为例,基于ANSYS12.0分别建立全结构模型与子结构模型进行三维焊接残余应力数值模拟,并且在子结构模型中采用2种不同的扩展方法计算。结果表明,运用子结构技术直接扩展计算残余应力与变形可明显缩短计算时间与磁盘空间,并且通过合理选择子结构区和RESOLVE扩展方法可达到与全结构计算结果非常接近。     

基于有限元的多次补焊焊接残余应力的数值模拟

应用有限元方法建立了补焊温度场的数学模型,并对温度场进行一定的简化。焊接应力分为热应力和组织应力两部分,分别给出了热应力和组织应力的计算模型。利用ANSYS有限元软件以BHW35钢补焊为例进行数值模拟,给出了有限元的实现过程。并分别给出了一次、三次、五次补焊的模拟结果。并将计算模拟值与实际测量数值比较。计算结果和实际测量数值基本吻合。并根据应力分布情况,得到一些结论,焊缝中心的残余应力变化不大;热影响区存在较高的残余拉应力,且同一位置,随修复次数的增加,应力值逐渐提高;残余拉应力区宽度变大。文中还给出了焊后热处理后的应力大小情况,以证明焊后热处理能改善应力分布。     

激光薄板拼裁焊过程温度场和应力应变场的数值模拟

对激光薄板拼焊过程中的温度场和应力应变场有限元分析问题进行了研究。采用基于ANSYS大型通用有限元分析软件平台，使用其提供的APDL语言工具进行开发设计。从有限元分析过程中的建立计算模型、温度场分析及应力应变场分析3个紧密相关的方面，对薄板激光拼焊过程的数值模拟进行了讨论。     

Stress/strain distributions for weld metal solidification crack in stainless steels

0　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｔｈｅｒｗｅｌｄｍｅｔａｌｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｃｒａｃｋｏｃｃｕｒｓｏｒｎｏｔｄｅｐｅｎｄｓｏｎｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ[1,2]:ｔｈｅＢｒｉｔｔｌｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＲａｎｇｅ(ＢＴＲ)ｏｆｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌ,ｉｔｓｄｕｃｔｉｌｉｔｙｉｎＢＴＲ,ｔｈａｔｉｓ,ｍａｔｅｒｉａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｔｏｔｈｅｃｒａｃｋ,ａｎｄｔｈｅｓｔｒａｉｎｉｎｔｈｅＢＴＲ,ｔｈａｔｉｓ,ｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｖｉｎｇｆｏｒｃｅｆｏｒｔｈｅｃｒａｃｋ.…     

几种焊接热弹塑性有限元分析软件的比较

以最简单的平板堆焊为分析对象,分别采用ANSYS、ABAQUS以及JWRIAN软件对其焊接过程进行热弹塑性有限元分析,通过改变焊接参数的系列计算,全面分析温度场和应力场的计算结果,并利用获得的热输入量参数与横向收缩及角变形的关系曲线与公开发表的实测数据进行对比,清楚地显示了这几种软件在焊接力学过程热弹塑性有限元分析的差异。     

基于不同等离子电流的等离子−MIG复合焊数值模拟

建立Q235低碳钢平板对接三维有限元模型,研究不同等离子电流对Q235钢焊接熔深、温度场及残余应力的影响。采用双椭球体热源模型加三维锥体热源模型的组合式体积热源模型,模拟等离子−MIG复合焊热源,通过Q235钢平板对接焊工艺试验结果验证数值模拟的准确性。结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值模拟结果与试验结果吻合较好,说明该热源模型可以可靠模拟等离子和MIG电弧2种热源的耦合效果;以不同等离子电流大小为因素,研究等离子电流对等离子−MIG复合焊接温度场及应力场的影响,等离子电流可以有效增加熔深并减小高残余应力集中区。     

基于三维真实表面形貌的聚碳酸酯激光透射焊接温度场模拟

以聚碳酸酯为研究对象,使用铝膜作为中间传导层,选用高斯面热源模型,建立了金属薄膜热应力理论模型和有限元模型,应用COMSOL软件对含有铝膜中间层的聚碳酸酯激光透射焊接过程进行数值模拟. 首先分析焊接过程中焊缝不同位置处的形变和不同方向的体应变张量. 然后根据模拟出的等效应力云图和主应力云图,分析焊接过程中的应力大小及分布. 结果表明,离激光中心越近,体应变张量越大,形变越大;铝膜与聚碳酸酯间隙交界处等效应力最大,并且中心点应力随时间先增大后减小,最后趋于稳定. 运用拉伸机进行拉伸试验,将试验结果与模拟结果进行对比,发现铝膜与聚碳酸酯间隙交界处产生脆性断裂,断裂处与应力集中处相同,结果表明两者之间有良好的一致性.     

Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟

文中基于SYSWELD有限元分析软件对Q345/316L异种钢焊接过程的瞬态温度分布、残余应力及变形进行了数值模拟,并通过试验对其模拟结果进行了验证. 试验测量结果与数值模拟结果吻合良好,证明了利用SYSWELD模拟异种钢焊接的可靠性. 结果表明,异种钢焊接温度场呈不对称分布,Q345侧的高温区域范围更大. 不论是横向残余应力还是纵向残余应力,沿焊缝方向均呈帽状分布且在焊缝中部位置存在最大残余应力;在垂直于焊缝中央截面上,纵向残余应力与横向残余应力在焊缝和焊缝附近区域分布是不连续的,存在较大的应力梯度且应力状态也较复杂,而最大残余应力出现在Q345侧的熔合线处. 不同的热输入下模拟结果表明,在保证焊接接头质量的前提下,最好采用小热输入的焊接工艺.     

不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力即熔池尾部应变场进行了模拟.首先,通过单元再生方案,消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响.其次,通过加大材料的线膨胀系数,考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响,最终得到了各种条件下的焊接应力 -应变场.此外,本文将机械应变随时间变化的关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线,从而获得了凝固裂纹驱动力,为凝固裂纹的预测奠定了基础.     

郁金香坡口焊接接头焊后TIG重熔数值模拟

针对高速转向架构架上新设计的郁金香坡口焊接接头,运用ABAQUS有限元软件对该形式接头多道焊和焊后TIG重熔处理进行了数值模拟,分别计算了多道MAG焊和焊后TIG重熔处理的温度场、残余应力场和应变,对比分析该接头形式MAG焊后和TIG重熔处理后在不同路径下的横向与纵向残余应力及应变分布.结果表明,TIG重熔影响区产生的...     

电火花堆焊温度场、应力场的二维与三维数值模拟

国内有文献报道，用电火花表面堆焊技术精密修复失重型失效零部件，但对其表面堆焊温度场、应力场的模拟并未系统研究，本文运用有限元软件ANSYS对电火花堆焊的温度场、应力场分别建立二维与三维模型，进行焊接过程模拟，并计算出了温度场、残余应力场的分布及残余变形的状况。二维计算得到的应力数值范围是-9MPa～57．5MPa，三维计算得到的应力数值范围是-12MPa-52MPa，并对二维模型进行残余变形分析，计算得到最大变形为0．861E-6m，证明了电火花堆焊这种精密修复工艺的优良性。     

天然气管道在役修补焊接过程的数值模拟

文中采用MSC·Marc软件对天然气管道在役修补焊接过程进行数值模拟. 采用的焊接方式为钨极惰性气体保护焊. 焊接过程中熔池底部未熔化材料受高温后强度降低,管道内部的压力易导致其失效. 温度场分析结果表明,当焊接电流为220 A时,管道内壁温度峰值为1 131 ℃,低于管道材料的熔点,该温度下材料的屈服强度远高于管道内压. 当焊接电流介于240~260 A范围时,容易发生焊透缺陷. 盖板周围为封闭环焊缝,其应力场相比于直焊缝较复杂,模拟结果显示其等效残余应力分布不对称,在焊缝的收弧区域出现峰值,220 A焊接电流下为212.3 MPa. 盖板沿着管道径向方向发生收缩变形,最大变形量为1.79 mm.