焊接顺序对厚板焊接残余应力分布的影响

采用试验手段和数值模拟方法研究了不锈钢厚板多道焊的残余应力分布特征．通过比较数值模拟结果和试验测量值，验证了基于Quick Welder软件开发的用于多道焊的热一弹一塑性有限元计算方法．同时，通过数值模拟澄清了焊接顺序对最终残余应力的影响．结果表明，焊接顺序对纵向和横向残余应力有明显影响．焊接顺序不仅显著影响峰值应力的...     

铝合金多层多道窄间隙TIG焊接头应力场研究

以厚板结构件的焊接及车体焊接的维修为背景,针对7A52铝合金的多层多道焊接力学计算进行研究,采用窄间隙TIG焊方法,通过试验设置合理的工艺参数,建立了厚板铝合金焊接数值模拟的有限元模型,探讨了焊接接头残余应力场的分布规律,并用小孔法对数值法计算的残余应力做了验证。结果表明,对于横向焊接残余应力,焊缝区中部为拉应力,两端为应力值较小的压应力;对于纵向焊接残余应力,以焊缝为中心形成拉应力区。窄间隙TIG焊接头背面焊缝横向与纵向应力均为拉应力。数值法计算的结果与小孔法实测结果无明显差异,计算结果准确可靠。     

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.     

水煤气变换反应器筒体焊接残余应力数值模拟与实验

为研究水煤气变换反应器筒体环焊残余应力的分布规律,利用ANSYS软件对含不锈钢复合层的筒体焊缝进行焊接残余应力的数值模拟,同时采用X射线衍射法对筒体焊缝进行残余应力测定。数值模拟结果表明,过渡层焊接残余拉应力远高于复层与基层,形成明显的应力梯度;残余应力在复层表面垂直于焊缝方向上均为压应力,且在焊缝中心压应力最大,沿焊缝方向上为拉应力,最大值出现在焊缝边缘部位;实验测量结果与数值模拟结果一致,验证了数值模拟结果的正确性。     

13MnNiMoNbR特厚板焊接温度场的数值模拟

利用大型有限元分析软件ABAQUS,对110 mm特厚板焊接过程的温度场进行数值模拟。采用K型热电偶单面测量焊接过程中的温度,利用origin7.0绘图软件,绘制模拟结果与测量数值的折线图,分析测量数值与模拟结果的关系。分析结果表明,测量与模拟的温度场的变化规律基本一致,测量结果验证了模型与网格划分的正确性,研究结果为优化13MnNiMoNbR特厚板焊接工艺、控制残余应力、提高焊接接头的可靠性和安全性提供了理论依据。     

核电SA508-3钢厚壁圆筒纵向焊接残余应力分析

针对由某公司生产首次应用到核电设备上的SA508-3钢,为了获得焊接残余应力分布及规律,采用ANSYS有限元软件对60 mm厚圆筒纵焊的焊接接头进行温度场及残余应力数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合;焊接时热源周围极窄区域温度高,梯度大,远离热源温度峰值急剧下降;圆筒外表面残余应力大于内表面残余应力;焊缝及近焊缝区的残余拉应力值较大,远离焊缝中心残余拉应力值逐渐减小;圆筒两端和中部的残余应力在方向上或数值大小上不同;这对控制圆筒残余应力提供了理论依据.     

高强铝合金超厚板淬火残余应力及其冷压缩消除过程分析

采用SIMUFACT有限元分析软件,在验证了模拟精度和模拟参数的基础上,对4 000 mm×720 mm×285 mm尺寸的新型Al-Zn-Mg-Cu高强铝合金超厚板淬火残余应力进行预测,并对采用双面对称冷压缩法消除厚板残余应力的过程进行了模拟分析。结果表明,该厚板淬火后内部残余应力呈内拉外压的分布状态,厚板心部最大平均残余拉应力值为120 MPa,表面最大平均残余压应力值为108 MPa。压缩过程中模具的压下率和送进率对淬火残余应力消除效果的分析表明,在1%~3%压下率和75%送进率条件下进行压缩,淬火残余应力消除率达到90%以上,残余应力值范围控制在-40 MPa~30 MPa范围内。X射线衍射测试值与模拟值的平均残余应力误差约为15.75 MPa。     

基于逐层铣削法测量桥钢厚板焊缝区残余应力

桥钢厚板焊接常采用多层焊,由于焊接过程中焊缝区热应力作用和金属复杂相变过程,在厚度方向上产生了变化较大的焊接残余应力。目前,桥钢厚板内部残余应力的测量暂无统一方法,数值模拟分析也存在诸多困难。采用逐层铣削法对厚度为45 m m的对接焊钢板焊缝区沿焊缝方向的残余应力进行了测量,得到其沿焊缝厚度方向的具体分布情况。测量结果可为钢桥焊接残余应力数值模拟和钢桥疲劳研究提供参考。     

AH36薄板不同焊接工艺下应力的三维数值模拟

通过建立三维有限元模型,对不同焊接条件下6 mm厚AH36钢薄板焊接残余应力峰值和分布进行了数值计算和试验研究.结果表明,在冷却方式相同的情况下,焊接应力峰值与热输入相关,采用混合焊方法的试样应力较大;在焊接方法相同的情况下,不同冷却方式的纵向焊接应力分布规律不同.与常规焊相比随焊激冷改善了焊接残余应力场分布,尤其是降低了残余拉应力峰值.为验证有限元模拟结果的准确性,采用相同参数进行焊接试验,试验结果与数值模拟结果基本一致,表明采用三维有限元模拟技术可以掌握不同焊接条件下焊接应力演变规律,为控制焊接残余应力提供了依据.     

616装甲钢厚板结构件多层多道焊数值模拟及试验验证

考虑施加约束条件对焊后变形及残余应力的影响,建立616装甲钢厚板结构件多层多道焊有限元模型. 利用Sysweld软件对616装甲钢厚板结构件多层多道焊焊缝截面尺寸、焊后残余应力进行了模拟计算,计算结果与试验结果吻合较好,证明了模型的准确性. 对616装甲钢厚板结构件多层多道焊特征点热循环变化趋势、焊后变形情况进行了数值模拟,模拟结果与试验结果吻合较好. 结果表明,距离熔合线越远,峰值温度越低,达到峰值的时刻越滞后,受热程度越低. 焊缝两侧、起弧端、收弧端是发生残余形变的主要区域,是高应力值的集中区.     

焊接参数对Ti_2AlNb合金电子束焊接接头焊缝形状和残余应力的影响（英文）

采用有限元数值模拟方法预测Ti_2AlNb合金电子束焊接接头的残余应力,并通过实验加以验证。对比模拟与实验结果,本文的数值计算方法具有良好的精度。结果表明,焊缝中心区域呈现三向拉应力状态;其他焊接参数相同条件下,聚焦电流对焊缝形状及尺寸具有显著影响,从而影响焊接残余应力水平;对于Ti_2AlNb合金厚板电子束熔透焊接头,焊缝中心具有1000MPa左右的厚度方向应力;增大熔宽可降低厚度方向应力,进而降低接头裂纹倾向。     

苯酐冷凝器管子与管板焊接残余应力数值模拟及试验研究

为了研究苯酐冷凝器管子与管板焊接残余应力的大小和分布规律,采用有限元法对一台苯酐冷凝器的管子与管板焊接残余应力进行分析,同时利用X射线衍射方法对冷凝器管子与管板焊接残余应力进行测定。由有限元数值模拟结果可以得出,管子与管板的焊接残余应力围绕管子呈同心环形对称分布,在焊缝处出现最大焊接残余应力,并且管板焊接热影响区焊接残余应力显示环向承受拉应力,而径向承受压应力。试验结果与有限元数值模拟结果相吻合,表明了有限元数值模拟方法的正确性。     

桥梁钢厚板焊缝区残余应力数值模拟研究

建设桥梁拼接焊接是目前最常用的连接方式,但是这种方式容易导致焊接接头因热处理出现裂纹,经长时间腐蚀加重裂纹,导致桥梁出现塌方等事故。其中残余应力是判定桥梁焊接区稳定性的重要指标,提出桥梁钢厚板焊缝区残余应力数值模拟研究方法。分析桥梁钢厚板焊缝区温度传导,得出钢厚板温度场边界条件以及温度场热传导的总控制结果、应力场的热塑应力,获得焊缝区应变与位移的关系,并通过高斯函数描述加热斑点中的热流密度,构建应力学数学模型,计算出焊接过程的温度场,明确残余应力与应变间关联,最终划分应力场网格,在有限元模型上模拟出焊缝区的残余应力数值。试验结果表明：所提方法的残余应力数值模拟精度高。     

剪切型软钢阻尼器焊接模拟及试验研究

基于剪切型软钢阻尼器的工程实例,通过采用有限元软件ABAQUS对其焊缝进行数值模拟,分析焊接残余应力的分布情况,并将焊接残余应力运用于低周反复试验,将模拟滞回曲线与低周反复试验滞回曲线进行对比,以验证数值模拟可靠性。并将未考虑焊接作用的阻尼器骨架曲线与试验骨架曲线进行对比,得出由于焊接残余应力的存在,构件刚度和极限承载能力都存在降低的结果。     

TA1/X65复合板焊后残余应力的数值模拟分析

利用ANSYS有限元模拟软件对TA1/X65复合板焊接过程中Cu基过渡层焊缝和盖面ERTi-1焊缝的焊接过程中的焊接残余应力进行数值模拟,以保证结构件焊后的安全运行。同时,为了验证模拟结果的准确性与可靠性,采用了盲孔法对焊接接头进行残余应力的测试,实际的测试结果与数值模拟的结果相吻合。     

考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法

针对铝合金焊接接头的软化问题,通过采用合理材料模型对该问题进行了描述,并在此基础上开发了相应的热-弹-塑性有限元计算方法来预测铝合金薄板的焊接变形和残余应力.以TIG重熔铝合金薄板为例,模拟分析了焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形.同时,采用试验方法测量了焊件的挠曲变形.结果表明,考虑软化现象的有限元数值计算结果与试验测量结果更吻合,验证了提出材料模型和所开发的有限元计算方法的有效性;对于接头软化较为明显的铝合金材料,进行焊接残余应力的数值模拟时有必要建立反映接头软化的材料模型.     

超高强钢超厚板箱形构件焊接应力场数值模拟

为了获得超高强钢超厚板箱形构件焊接过程受热变形规律,针对60 mm厚的616钢板带楔角连接多层多道焊接应力场进行了三维数值模拟,采用修正的双椭球热源模型,设计了3种不同焊接顺序与约束条件,获得了超高强钢超厚板箱形构件在不同参数下的变形及残余应力分布规律。结果表明,采用正反面依次交替焊接顺序,两板件正反面同时施加约束,可以有效减小焊接变形及焊后残余应力。研究结果为优化超高强钢超厚板箱形构件焊接工艺、控制残余应力、提高焊接接头可靠性及安全性提供了理论指导。     

有限元分析热物理参量对焊接残余应力峰值特征的影响

利用非线性有限元方法对平板TIG焊进行了数值模拟.使用随温度变化的材料热物理参量,采用双椭球热源模型,研究了热导率、比热容及密度三个热物理参量对焊接残余应力的影响.结果表明,热导率降低可使焊接残余应力升高,纵向残余应力峰值会从双峰特征过渡到单峰特征;比热容降低可使焊接残余应力峰值降低;密度增大可使焊接残余应力增加,纵向残余应力峰值的双峰效应逐渐减弱;因此,热导率、比热容和密度3个参量是导致铝合金纵向焊接残余应力峰值比屈服极限低以及焊缝附近呈现双峰分布特征的重要原因.使用切条释放法对材料参量为2024—T4的铝合金平板中纵向焊接残余应力模拟结果进行试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好,证明了模拟结果的正确性.     

核用SA508-3钢特厚板焊后热处理有限元分析

为了得到SA508-3钢特厚板焊接残余应力分布及焊后热处理对残余应力分布的影响,利用有限元方法对焊接及焊后热处理进行了模拟计算,计算结果表明:焊后热处理对试板焊接应力分布趋势影响较小,但焊后热处理可以大大减小接头应力数值,其中,纵向应力最大减小幅度为72%,横向应力最大减小幅度为70%;焊接接头存在应力分布准稳定区,且接头内部残余应力水平最小,其次为接头上表面,接头下表面应力水平最大;通过残余应力测定试验与模拟结果比对,两者结果吻合度很高,说明计算模型及计算方法可靠,可以指导实际SA508-3钢特厚板焊后热处理生产.     

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.