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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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.     

钢管径向摩擦焊温度场数值模拟

采用ABAQUS有限元软件,基于传热学及弹塑性力学有限元法,建立了径向摩擦焊接过程的二维轴对称、热力耦合及非耦合有限元计算模型.采用网格重划分技术模拟了径向摩擦焊接过程中焊接接头的温度场分布.结果表明,模拟出的接头飞边形貌与实际结果吻合良好.在二级摩擦阶段,摩擦界面由摩擦生成的热量与飞边形成带走的热量以及热传导散失的热量达到动态平衡,界面温度稳定在1320℃以下.在三级摩擦阶段,由于高温金属层被迅速挤出,界面温度迅速下降.通过分析金相组织,得出接头热循环过程.接头温度分布的模拟结果与实际结果吻合良好.     

电渣焊接头温度场数值模拟

为了研究建筑钢结构箱型柱中腹板与隔板处电渣焊接头的温度场,以有限元软件MSC.Marc为平台,开发了用于电渣焊温度场的计算方法. 在所开发的计算方法中,采用了半椭球等密度热源模型来模拟电渣焊的热输入,以生死单元技术考虑焊缝成形,并采用实测得到的低合金高强度钢SM490A材料的高温热物理性能参数模拟了箱型柱中的腹板与隔板电渣焊接头的温度场. 同时采用试验方法实测了电渣焊接头典型位置的热循环曲线,并观察了接头的焊缝宏观截面形状. 结果表明,计算得到的热循环曲线与实测结果十分吻合,计算得到的焊缝形状与试验结果也基本一致,验证了所开发的数值计算方法的有效性.     

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。     

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.     

列车转向架侧梁焊接温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件建立了列车转向架侧梁的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的焊接过程进行温度场的数值模拟,分析和讨论温度场的计算结果。结果表明,采用本方案能够较为准确的模拟列车转向架侧梁的焊接过程,与实际焊接情况的温度场分布接近,为列车转向架侧梁的焊接结构进行三维焊接温度场的分析和焊接工艺控制提供了理论依据和指导。     

基于ANSYS的旋转电弧焊接温度场的数值模拟

旋转电弧焊接是一个电弧边旋转边移动的焊接过程,可用来进行焊缝跟踪,可使焊接质量良好。本文以高斯分布热源作为焊接热源,初步分析了旋转电弧传感器旋转半径、旋转频率、旋转方向、电弧电压、焊接电流及焊接速度的改变对焊接熔池的影响,从而为合理选择焊接工艺参数和保证焊缝质量提供了理论依据。     

基于ANSYS的中厚板补焊焊接温度场的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对中厚板的焊补温度场进行了数值模拟。在模拟过程中,利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊缝金属由下至上的填充过程,较好地模拟了补焊时焊接电弧向上移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,并且实现了参数化编程。     

201不锈钢点焊过程的数值模拟

采用Anays有限元分析软件,对201不锈钢电阻点焊过程温度场和应力场进行模拟,分析了点焊加热及冷却过程的特点和温度分布规律,探讨了点焊过程的应力变化以及分布特点.模拟发现,随着点焊加热的进行,逐渐形成以贴合面对称的椭圆形熔核,熔核内部以压应力为主;冷却过程中工件内等温线保持椭圆形收缩,熔核内部的应力逐渐转化为拉应力....     

焊接凝固裂纹温度场数值模拟的后处理系统

在已完成的焊接凝固裂纹数值模拟工作的基础上,作者设计了一个凝固裂纹数值模拟系统。文中主要介绍其中的温度场数值模拟后处理系统。该系统以ADINT软件为基础,利用Visual Basic6．0作为主要编程语言,借助数学软件MATLAB5．3及Matrix VB矩阵运算函数库建立了温度场数值模拟后处理系统,实现了温度场的三维、等高线、横截面、纵截面和循环线的显示功能。通过方便的位置和时间步设置,实现了任意位置和时刻温度场的计算结果处理和显示。