基于固有应变法的地铁枕梁焊接变形数值模拟

枕梁是地铁的关键部件,由于体积庞大,对其生产工艺的优化成本较高。为节约成本,缩短研发周期,本文通过有限元软件SYSWELD,采用固有应变法计算了不同焊接顺序下枕梁的焊接变形,分析了焊接顺序对焊接变形的影响,试验结果与模拟结果有很好的一致性。结果显示,枕梁各个方向的变形都同时存在正向变形和反向变形;文中焊接顺序1各向变形均最小,因此焊接顺序1为最优焊接顺序。     

基于SYSWELD中焊接顺序对Y25型转向架焊接变形的影响

采用了忽略相变的热循环曲线法,在有效降低计算量的情况下,对Y25型转向架侧梁焊接过程进行了热弹塑性有限元仿真计算,得到了不同焊接顺序对Y25型转向架侧梁焊接变形的影响规律。结果表明:6种不同焊接顺序下的焊接变形情况基本一致,但变形的大小不同,不同焊接顺序下的焊接变形的变化百分比达到了17.1%,通过选用合适的焊接顺序可以有效控制焊接变形量。     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

工艺参数对铝合金搅拌摩擦焊变形和残余应力的影响及优化

FSW作为先进固相连接技术,广泛应用于轨道交通车辆生产制造中。文中结合理论与试验研究了FSW工艺参数对6005A-T6铝合金枕梁搅拌摩擦焊接头残余应力与焊接变形的影响,首先建立了枕梁有限元模型,采用顺序热力耦合的方法,计算了不同工况下焊接接头的残余应力与变形,进而开展枕梁结构搅拌摩擦焊试验,采用钻孔法对焊接试件进行了残余应力测试,并对仿真分析和试验检测结果进行了对比分析,然后对仿真结果开展了正交试验、极差分析、回归分析得出残余应力与焊接变形和焊接工艺参数的关系式,最后对所得数学模型进行粒子群优化分析。结果表明,焊接速度一定时,提升一定的主轴转速,低焊速下横向残余应力峰值变化量更大,而高焊速下纵向残余应力、焊接变形峰值变化量更大;主轴转速一定时,提升一定的焊接速度,低主轴转速下横向残余应力、焊接变形峰值变化量更大,而高主轴转速下纵向残余应力峰值变化量更大;采用粒子优化算法所得的最优残余应力与焊接变形组合为残余应力峰值199.9 MPa,焊接变形峰值0.352 mm,对应焊接参数为焊接速度461.6 mm/min,主轴转速300 r/min,其优化效果为6.13%。文中所得结论为枕梁及其类...     

地铁侧梁应力以及变形的数值模拟优化

构架侧梁为典型的箱形结构,由内隔板、两侧腹板以及上下盖板等焊接而成,焊缝数量多,不同的焊接顺序和约束方式产生不同的焊接变形和应力分布。因此,通过数值模拟技术进行模拟,寻找焊接残余应力和焊接变形均较小的焊接方案。利用Sysweld软件,对不同约束和顺序下的侧梁进行数值模拟,观察最优方案下的应力分布状况和不同阶段的变形状况,为侧梁实际焊接生产提供指导。     

铝合金枕梁搅拌摩擦焊残余应力和变形仿真与试验研究

枕梁是地铁的关键部件,其焊接质量直接影响地铁行驶的安全性.文中结合理论与试验研究了 6005A-T6铝合金枕梁搅拌摩擦焊接头性能,首先建立了枕梁有限元模型,采用顺序热力耦合的方法,计算了残余应力与变形,进而开展枕梁结构搅拌摩擦焊试验,采用钻孔法和测量样板法分别对焊接试件进行了残余应力和变形测试,并对仿真分析和试验检测结...     

基于数值模拟的转向架侧梁焊接顺序优化设计

针对复杂构件焊接变形难以预测的问题,以转向架侧梁结构为例,选取7种重要焊接接头,基于SYSWELD软件进行焊接接头温度场、应力场计算。运用"局部-整体"有限元法提取焊接接头局部模型,导入侧梁整体壳网格模型中,在现有生产工艺条件下设置不同的焊接顺序计算侧梁整体焊接变形。通过计算不同焊接顺序下的侧梁的变形趋势、局部焊接残余应力分布,选取变形小、应力小的最优焊接顺序。该焊接顺序优选方法充分保证了计算准确性,有效降低了仿真计算规模,提高了计算效率,对复杂焊接结构的焊接变形分析、预测和控制提供了理论依据。     

大型真空室焊接部件焊接变形预测与控制方法

真空室焊接部件在焊接过程中会产生较大的焊接变形,采用合理的焊接顺序及施加外部性约束可以在焊接过程中控制焊接变形. 根据固有应变理论给出了不同焊接接头固有应变的计算方法及应变在软件中的施加方法. 对真空室PS1段的四种焊接方案在无外部约束时的变形情况进行研究,根据无外部约束时PS1段的变形情况,确定了最优焊接顺序方案,制定了外部约束施加方法,并对有外部约束时PS1段的焊接变形进行计算. 结果表明,不同的焊接顺序其变形量不同,施加外部约束能够使焊接变形量明显减少,为实际加工生产提供了理论参考依据.     

基于固有应变法的转向架横梁焊接变形模拟

本研究使用固有应变法,在SYSWELD中对转向架横梁在3种不同焊接顺序方案下的变形进行数值模拟。模拟得到不同顺序方案下各方向上的变形,并分析横梁腹板端部的变形和弯曲。结果表明,使用固有应变法能够对大型构件进行焊接模拟;不同顺序下的焊接变形趋势一致,但在不同位置上不同方向的变形不相同;优化焊接顺序,可以减小变形和弯曲。     

蒸汽发生器水室隔板焊接变形的控制

本着在焊接变形最小的基础上尽量减少厚板翻转次数的目的,通过研究不同焊接顺序下工件温度场的分布情况和焊后变形量,分析焊接过程中应力应变的产生和分布规律,确定了变形控制效果最好的焊接工艺方案,顺利完成了精确控制水室隔板焊接变形的生产任务。     

考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测

根据枕梁实际建造工艺,利用基于固有应变理论为基础的焊接变形分析系统软件Weld-Sta对电力机车枕梁的焊接变形进行计算. 首先采用分步装焊模拟法,单独建立每一步的有限元模型,并设置相对应的焊缝,然后对每一步的焊接变形进行单独计算,再将各步结果进行叠加得到最终变形结果. 然后采用整体同时焊接模拟法,一次性计算整个模型的所有焊缝同时焊接后的变形,最后将两种方法的最终变形结果与实测数据进行比较. 结果表明,考虑分步焊接的方法更接近实测数据,从而验证了该方法的可靠性,为枕梁建造工艺的设计提供了理论指导.     

工艺参数对板管间接点焊过程的影响

针对板管间接点焊过程中焊接变形较大,引起接头质量难以保证的问题.通过采集电极位移曲线,研究板管间接点焊过程中膨胀量和变形量的变化规律,分析不同焊接工艺参数(焊接电流、电极力和焊接时间)对该点焊过程的影响.结果表明,板管间接点焊焊接阶段,膨胀过程与变形过程相互耦合;保持阶段,在电极力作用下,焊接变形进一步加大,最大变形量随着电极力的增大和焊接热输入的增多而线性增加.发生喷溅时,电极位移曲线出现阶梯状畸变,可利用位移曲线斜率的变化评判该点焊的喷溅现象.研究结果为板管间接点焊过程在线监测与质量控制提供理论指导.     

焊接顺序对多焊缝干燥盘焊接残余变形的影响

建立了干燥盘焊接的有限元模型,采用分段移动热源法对同向、对向和反向三种焊接方案共15种焊接顺序的残余变形进行了数值模拟.结果表明,干燥盘的焊接残余变形为向上的环形凸起变形,从外径到内径变形量逐渐增大,最大变形量位于内径处;反向焊接方案间隔三排的焊接顺序得到的残余变形最小,仅为同向焊接方案间隔三排的63%,是15种焊接顺序中最大残余变形量的58.8%.干燥盘直径越大,每排焊缝的间隔时间加长,各种优化方案之间的焊接变形相对量的差有所降低,可以将每排焊缝之间的冷却时间适当缩短.     

膜式水冷壁对称单元GMAW多焊道焊接工艺参数与变形的关系

基于焊接过程中热弹塑性有限元法,结合膜式水冷壁在实际生产过程中的GMAW焊接工艺参数,采用ANSYS数值模拟和试验相结合的方法,研究了多焊道焊接过程中,各焊道不同的热输入对对称单元焊接变形的影响规律,提出了控制单元焊接变形的方法和热输入的计算模型,并进行了相关试验验证.结果表明,对于对称焊接单元,平焊和仰焊焊道的热输入变化对焊接总变形的影响存在差异,并且存在可使单元总变形减小的仰焊焊道热输入贡献区.在此贡献区内,控制仰焊焊道热输入,将促使焊接单元总变形有效减小.     

沟槽蒙皮结构激光焊接应力和变形的数值模拟

利用有限元分析软件MARC对"沟槽-蒙皮"结构的激光焊接过程进行三维数值模拟,涉及了激光焊接复合热源模型的确定,热力学边界条件的简化,数值模拟温度场的验证,以及残余变形和应力分布结果的分析和讨论.研究了结构上规则排列的多道焊缝的施焊顺序对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,不同焊接顺序所产生的变形态相同,变形量有区别,而残余应力的分布则不同,以由外向中的对称顺序进行焊接时,结构的焊后残余变形最小,残余应力的分布比较均匀,峰值最小.     

大型重载复杂轮廓真空室领圈焊接变形控制

窗口领圈是聚变堆真空室的关键部件,在与真空室窗口颈管焊接成一体后不能整体加工矫形,所以对窗口领圈制造精度和质量要求很高. 为获得较高的制造精度,采用相对于其它熔焊变形量较小、精度较高的电子束焊接对CFETR窗口领圈进行拼焊,根据固有应变理论计算出焊接的固有应变量导入软件,模拟窗口领圈在不使用夹具约束时四种拼焊方案的焊接变形情况,确定最优的焊接顺序和夹具约束方案,再对使用夹具约束时窗口领圈的焊接变形进行计算模拟. 结果表明,窗口领圈采用不同的焊接顺序,变形量也各不相同,夹具约束能有效减小焊接变形. 其结果为窗口领圈的实际拼焊过程提供了参考.     

基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟

地铁作为一种重要的交通工具,在城市生活中起着越来越重要的作用,地铁同时具有绿色无污染、准时、运载能力强等优点. 选用3D高斯+双椭球热源,采用固有应变法,对地铁牵引梁在不同约束情况下的焊接变形进行了模拟. 在模拟现有约束情况的基础上,另外设计了3种约束情况. 结果表明,采用固有应变法的模拟与实测结果吻合较好,x,z向最大变形都出现在方案2中,分别为2.46和13.13 mm,y向变形稳定在1.63 mm左右;将变化率方差最大的角变形作为评价标准,得到方案4最合理,角变形最小为1.21°.     

Effect of welding sequence on residual stress and deformation of 6061-T6 aluminium alloy automobile component

Four different welding sequences of double-pulse MIG welding were conducted for 6061-T6 aluminum alloy automobile bumpers by using nonlinear elastoplasticity finite element method based on ABAQUS software. The post-welding residual stress and deformation were definitely different among the four welding sequences. The results showed that the highest temperature in Solution A was approximately 200 °C higher than the melting point of base metal. High residual stress was resulted from this large temperature gradient and mainly concentrated on the welding vicinity between beam and crash box. The welding deformation primarily occurred in both of the contraction of two-ends of the beam and the self-contraction of crash box. Compared with other welding sequences, the residual stress in Solution A was the smallest, whereas the welding deformation was the largest. However, the optimal sequence was Solution B because of the effective reduction of residual stress and good assembly requirements.     

大面积拼焊平台结构的焊接变形预测

为了对大面积厚板拼焊平台结构进行焊接变形预测,首先进行了缩比件焊接试验,并测试了焊接过程中的角变形,然后进行了实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件的焊接数值模拟,验证了焊接有限元模型输入的准确性及焊道集中分组方案的合理性;最后根据建立的焊道集中规则建立了平台结构的焊接有限元模型,进行了焊接变形的预测.结果表明,实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件焊接角变形的数值模拟结果与测试结果一致,角变形约为1.6°,验证了将实际焊接工艺中15层27道简化为5层5道的焊道集中方案的准确性;平台结构的焊接变形表现为局部下塌或上凸的面外变形,是由上下坡口不对称产生的焊接角变形及底部钢架支撑作用共同产生的,面外变形范围为−5.2 ~ 4.4 mm.     

考虑夹具接触约束的FSW焊接变形的固有应变法预测

为高效高精度地预测大尺寸结构FSW焊接变形,基于考虑夹具接触约束的热弹塑性仿真结果,在分析塑性应变的区域分布特点的基础上运用固有应变法进行分区映射,发展了一种有效的焊接变形预测方法.针对小尺寸6061-T6铝合金板材FSW焊接,将接触约束状态和固定约束状态下的焊后变形预测值与实验值进行了对比分析,结果表明接触约束状态的...