基于收缩应变法的地铁铝合金地板FSW数值模拟

为解决地铁铝合金地板搅拌摩擦焊接焊后变形问题,基于顺序热力耦合法与收缩应变法,建立了6005A-T6地铁地板搅拌摩擦焊有限元分析模型。在建立焊接过程等效热源模型基础上,采用顺序热力耦合法对地板局部结构进行热弹塑性有限元分析,计算出平均收缩应变;利用收缩应变法对地板整体进行一次弹塑性计算,对比分析得到的地铁地板整体焊接变形结果与实际测量值。结果表明:有限元计算得到的焊接变形趋势与实际测量结果的一致性较高,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在0.5 mm以内,验证了收缩应变法在大型构件搅拌摩擦焊接过程仿真中应用的可行性,为地铁地板等构件实际生产中焊接变形的控制提供了有效的方法以供参考。     

地铁铝合金地板搅拌摩擦焊焊序优化

为解决某型号地铁地板在搅拌摩擦焊中的变形控制问题,结合实际生产情况与经验,在现有工装条件下设计了5种焊接顺序。借助有限元分析方法,在收缩应变法的基础上采用生死单元技术,完成对该型号地铁地板不同焊接顺序下的仿真计算,对比分析5种焊接顺序方案在不同位置处的焊后变形情况,获得优化的焊接顺序。结果表明,在设计焊接顺序时应尽可能采取对称焊接顺序。当焊接地板背面焊缝时,先焊内侧焊缝,后焊外侧焊缝,可有效降低焊接变形。     

随焊激冷法控制高速列车地板焊接变形的数值模拟

利用非线性有限元分析软件MSC.Marc模拟空冷及不同随焊激冷措施下高速列车地板结构的焊接变形及温度场。模型中使用母材和填充材料的动态特性参量,采用移动双椭球热源模型进行计算,结果表明随焊激冷措施对近缝区的温度场的干涉作用明显,焊接时可有效降低峰值温度和热影响区宽度。此外随焊激冷措施对较小角变形、纵向挠曲变形也有一定效果,对离焊缝中心较近及较远处的温度场同时进行控制的随焊激冷方案可使焊后的纵向挠曲变形减小近一半。     

地板结构焊接过程有限元分析及 工序优化

在轨道车辆铝合金车体中,地板是典型的铝合金挤压型材拼焊结构,其焊后易产生较大的残余应力,并伴随鼓包、扭曲等焊接变形,增大了车体各组件之间的装配难度,降低地板承载能力。首先通过建立基于"热弹塑性法"的热-力耦合有限元模型并进行计算,获得了地板结构焊后残余应力场以及焊接变形的分布。随后将残余应力的模拟结果与试验结果进行对比,发现模拟与试验结果变化趋势具有一致性,验证了所建模型的准确性。最后,针对地板结构不同的焊接顺序进行了仿真对比分析,得到了焊接变形和残余应力最小的焊接方案,为焊接实践提供指导。     

铝合金地铁车体底架前端地板组成焊接质量控制

在某车型铝合金地铁车体底架的前端地板焊接过程中，前端地板多次产生局部变形，直接影响焊后地板的平面度，乃至影响后道地板安装等工序的顺利进行。焊后调修的工作量大，且多次调修也会降低周边母材的强度，变形严重区域甚至产生开裂。文中根据前端地板焊接结构特点，对引起焊接变形与产生裂纹的原因进行分析，并提出了解决措施，最终通过优化焊接结构、调整焊接顺序、改善焊接工装等方法，将前端地板焊后平面度控制在要求范围内，降低了调修及焊接返修的概率，提高了车体底架前端地板组成焊接的生产效率。     

基于Simufact的不锈钢搭接激光填丝焊与MIG焊数值模拟

采用激光填丝焊与MIG焊焊接SUS301L不锈钢搭接角焊缝,对比了两种焊接方法的焊缝成形差别,并运用Simufact.Welding软件对两种焊接方法进行了焊接仿真.结果表明,计算得到的焊接熔池形状与实验结果基本吻合.对不同焊接方法下的温度场、应力场与变形进行了分析.激光填丝焊与MIG焊过程都属于快速加热与冷却过程,但MIG的热输入相对较大,冷却速度相对激光填丝焊较慢;两种焊接方法得到的焊缝热影响区处均存在较大的等效应力,焊后工件完全冷却后均发生变形,MIG焊变形量较大.     

GTAW焊修汽车发动机连杆疲劳裂纹残余应力和变形勺有限元预测

以汽车发动机连杆疲劳裂纹GTAW焊接修复为研究对象,根据实际情况建立了其热-冶金-力学耦合的三维有限元模型,采用焊接专用有限元分析软件对汽车发动机连杆疲劳裂纹GTAW焊修过程的温度场、应力场和变形场进行了数值计算与分析,预测焊修结构的残余应力和变形.研究结果可为实际焊修生产提供理论指导.     

PE电熔管件焊接过程温度场瞬态热分析与验证

对DN400型号PE电熔管件建立焊接头处三维简化模型,利用ANSYS Workbench软件对电熔管件焊接过程进行参数设置传热过程有限元模拟,并且利用热电偶测温系统对焊接过程电熔接头处温度变化进行实时监测,最后将实际测量值与仿真结果进行比较,验证所建温度场模型合理性。仿真建模时求解焊接过程的温度场方法有助于电熔管件焊接过程的参数优化,旨在为电熔管件产品使用及焊接试验提供参考。     

316LN超导磁体支撑焊接变形及制造工艺

为对聚变堆低温超导磁体支撑的焊接变形进行控制和研究。文中首先对3 mm控氮不锈钢薄板进行了TIG焊对接焊试验和焊接变形的热弹塑性有限元分析。结果表明, 焊接温度场的计算结果与实测值的偏差小于20%。在此基础上, 对变形严重超差的异形支撑结构的焊接变形和残余应力进行研究。研究发现,夹具释放后近缝区的残余应力再平衡是导致该构件尺寸超差的主要原因,分析所得的焊接变形趋势和数值均与实测值吻合。因此可得,热弹塑性有限元法能够运用于大型316LN不锈钢复杂部件焊接变形的实际生产。     

轿车车门铰链的焊接变形 II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况,建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果,在自由状态下对模型进行了热应力分析,获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际,分析了焊后车门铰链的变形趋势,取得了与试验结果相一致的结论。     

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.     

压力容器六接管焊接工序对温度场、残余应力场及变形的影响

利用ANSYS有限元模拟软件和热弹塑性理论,对六接管压力容器筒体与接管处马鞍形焊缝进行数值模拟,研究接管焊接工序对焊接温度场、残余应力场及变形的影响,从而为实际生产提供参考依据。结果表明,依次对称焊完接管后的残余应力与残余变形的峰值均小于同时对称焊2个接管,同时热处理使得焊缝的残余应力和变形在一定程度上得到了改善。     

轿车车门铰链的焊接变形II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况，建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果，在自由状态下对模型进行了热应力分析，获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际，分析了焊后车门铰链的变形趋势，取得了与试验结果相一致的结论。     

压力容器吊耳多层多道焊不同焊接顺序的数值模拟

采用有限元软件对压力容器吊耳的焊接进行三维多层多道焊仿真模拟,运用生死单元技术对2种不同焊接顺序进行焊接填充仿真,得到不同焊接顺序下焊接接头的温度场、残余应力场以及变形场,对结果进行数值分析及比较,并对性能较好的工艺进行计算及硬度测试验证。结果表明:焊接顺序对残余应力及变形有很大影响,后续道次的焊接对已填充完成的焊缝有预热作用,并消除部分残余应力;焊缝方向中心区域应力水平超过材料屈服强度,为耳板焊接结构易断裂区域;单边依次焊接方案较双边交替焊接方案获得的残余应力小,硬度试验及强度计算结果表明,该方案满足实际工程要求,为实际焊接提供参考依据。     

平板对接焊接变形的数值模拟

本文借助于ANSYS有限元分析软件,采用半椭球热源模型与生死单元法对厚度为8mm的低碳钢平板对接熔化极气体保护焊焊接过程进行数值模拟,分别模拟了单面双道焊和双面焊两种不同工艺条件下焊接的温度场、应力场及焊接变形并进行比较。结果表明：单面双道焊的焊缝截面积较大且沿板厚不对称,施焊后焊件所产生的横向收缩量及翘曲变形较大。通过实际施焊及检测验证了模拟结果的准确性。     

EN-AW6082铝合金焊接及多次调修的数值模拟方法

采用Sysweld软件对EN-AW 6082铝合金试板进行多道焊焊接及焊后200℃和300℃温度下的火焰调修过程的数值模拟,获得了焊接及调修过程的温度场、应力场分布以及铝合金试板的整体变形分布规律,与试验所得结论相符,并提供了一种焊接及多次调修过程的模拟方法,为实际生产工作提供了一定的指导意义.     

2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟

为了研究2219铝合金中厚板爬坡TIG焊熔池热场特征,建立了中厚板TIG焊温度场模型,进行爬坡TIG焊熔池温度场三维数值模拟,以及不同焊接工艺参数对温度场的影响数值分析,同时通过焊缝形状尺寸的测定以及热电偶测温,对模型及温度场数值模拟结果进行验证。结果表明,受熔池重力影响,厚板爬坡姿态下熔池热场长度要大于平焊姿态;爬坡TIG焊温度场受焊接电流、焊接速度影响明显,焊接电流增加或者焊接速度降低,均会导致温度场最高温度上升,熔池宽度和长度增加;测量的实际焊缝尺寸与熔池温度场数据和数值计算结果相符度高,建立的模型及爬坡焊温度场三维数值计算准确。     

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.     

基于SYSWELD的不锈钢管道环焊缝焊接数值模拟

基于316L不锈钢管道环焊缝的焊接工艺,利用Visual Mesh软件建立了管道焊件的三维有限元模型,利用有限元数值模拟软件SYSWELD对316L管道环焊缝焊接过程进行了数值模拟,得出了焊接过程中不同时刻的温度场分布图、不同特征点的焊接热循环曲线及焊后残余应力及变形分布图等一系列结果。结果表明,焊缝始焊处温度不易达到熔点,焊缝中心及附近区域因残余应力较大而产生环向内凹形变。焊缝的温度场及应力变形分布规律均与理论分析相一致,可为实际焊接工艺的评定及优化提供一定的数据支撑。     

基于FEM的高速列车地板结构焊接顺序优化

借助非线性有限元软件MSC．Marc,模拟了高速列车铝合金挤压型材地板结构在现行工艺条件下的焊接变形．为提高计算精度,采用移动的双椭球热源模型模拟MIG焊接过程,母材6N01和焊丝ER5356两种材料随温度变化的热物理性能参量．结果表明,采用7块铝合金挤压型材拼焊的高速列车地板结构,焊后地板结构在各焊缝位置上沿厚度方向上（Y向）产生正V形的角变形,地板结构纵向中心横截面上最大挠曲变形为14．86mm．在此工作基础上提出由外侧向中心侧对称焊接地板结构的优化方案,焊后变形规律与现行工艺一致,但是横向挠曲变形量仅为现行工艺条件下的78．6％．对于大型复杂构件,可以利用结构自身重力的作用控制焊接变形．