基于ANSYS的铝合金薄板焊接温度场三维有限元模拟

针对铝合金薄板对接焊,采用双椭球热源分布模式,基于ANSYS软件平台,建立了运动电弧作用下焊接过程的有限元数值分析模型。在模拟的过程中,利用ANSYS软件的AFDL语言,较好地模拟了焊接时焊接电弧移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,实现了参数化编程。对模拟的动态过程进行分析,得到了焊件温度场的分布规律,为以后焊接应力应变的准确分析奠定了基础。     

薄板铝合金脉冲交流TIG焊工艺

采用双逆变脉冲交流TIG焊机对薄板铝合金的焊接工艺进行了研究，探讨了脉冲电流幅值、EP半波时间、脉冲电流频率对焊接工艺的影响。脉冲电流幅值和EP半波时间对铝合金表面氧化膜的清理有重要影响，在焊接薄板铝合金时应采用较低的脉冲频率。采用合适的焊接规范参数，容易实现焊缝成形的控制，并能获得较好的焊接质量。     

低合金钢薄板件TIG焊接温度场三维有限元模拟

利用有限元分析方法,模拟计算汽车变速箱用离合器盘TIG焊条件下焊接温度场分布及熔池形态。采用等密度分布体积热源模拟TIG焊时在强电弧作用下所形成的热源。结果表明,采用简化的热源模型,可以实现对TIG焊接温度场分布进行比较准确的预测,为进一步计算残余应力分布和变形打下基础。     

铝合金薄壁箱体焊接应力有限元模拟

利用有限元分析软件Ansys对铝合金薄壁箱体TIG焊接温度场、应力场进行数值模拟.在仿真过程中合理的运用了焊接顺序、Newton-Raphson方法.模拟结果显示,熔化区和远离焊缝区温度变化明显不同,并且通过改变焊接顺序有效地降低了熔化区、热影响区残余应力,避免了热影响区裂纹的出现,这为有限元软件对焊接参数的优化提供可靠的理论依据.     

LF6铝合金薄板平面内环焊缝焊接应力与变形的数值模拟

从力学角度出发,以LF6铝合金薄板平面内环焊缝的焊接为例,对其焊接残余应力和变形的特点进行了探讨。采用非线性有限元技术,对常规焊接条件下温度场和应力场进行了模拟,结合弹性稳定性理论对环焊缝焊接产生的特殊变形规律进行了研究。数值模拟结果表明,在环焊缝焊接过程中形成了与常规对接焊完全不同的焊接热循环过程,残余应力状态复杂;焊缝外侧的压应力超过了失稳变形极限,造成了铝合金薄板的失稳变形。     

交流脉冲MIG焊接铝合金薄板的工艺特性

交流脉冲MIG焊其焊缝熔深及焊丝熔化速度不仅与焊接电流有关，而且与负极性比率有关。当负极性比率等于零即直流且焊丝为正极性的MIG焊时，其焊缝熔深最大，焊丝熔化系数最小，熔敷速度最小；随着负极性比率增加，焊缝熔深减小，同时焊丝熔化系数增加，熔敷速度增加。交流脉冲MIG焊接铝合金薄板时，通过调整焊接电流及负极性比率，形成浅焊缝熔深的同时，形成较高的熔敷速度，从而可以提高焊接速度，避免出现烧穿及熔池下塌现象，保证焊接质量。     

小口径薄壁铝合金管的焊接工艺

我单位为某国生产的“军用多功能背架”（以下简称背架,图略）,材质为ＬＤ３１。该背架的特点是重量轻,承重较大,结构复杂,折叠装配尺寸严格,焊接质量要求高。由于该背架使用的铝合金管的直径小,壁薄,其焊接接头形式及焊接位置都给焊工操作带来极大不便,极易造成...     

铝合金薄板焊接及其变形控制

本文对铝合金薄板(1.5～3mm)的焊接接头性能(机械性能和腐蚀性能)、焊接工艺、焊接变形及其控制进行了大量试验研究工作。为控制焊接变形所采取的工艺措施即采用线能量小的焊接方法、刚性拘束下进行焊接、编制合理的施焊工艺及程序,经气垫船模拟结构分段建造证明是合理的、行之有效的。     

铝合金薄壁圆锥体结构的焊接变形

利用实物模型试驻，自动脉冲TIG焊接工艺分别研究了铝台金薄壁圆锥体结构的焊接变形及其变化规律研究结果表明，焊接后结构的变形主要表现为沿母线的纵向挠曲变形和圆周方向椭圆度变化，采用纯氨气保护，两层两道焊接时，结构的最大挠度和椭圆度变化均小于采用氩气加氦气混台保护、一道焊接时的最大挠度值和椭圆度变化。同时采用解析方法对挠曲变形进行了计算，分析了造成两种焊接工艺挠度不同的原因，从而为下一步圆锥体薄壁结构的焊接数值模拟提供验证数据，进而为最终减小和控制结构的焊接变形提供了理论和试验依据。     

套管修复焊接残余应力三维有限元模拟

套管修复是一种重要的在役焊接修复技术,然而在操作过程中由于内压和温度场的影响会不可避免地产生焊接残余应力,对应力腐蚀开裂造成很大的影响。本文采用有限元法对套管修复产生的焊接残余应力进行研究,编写了套管修复纵向双工焊接和环向焊接的移动热源子程序,与套管内压进行耦合计算,得到了套管温度场及应力场分布规律。结果表明,环焊缝焊接接头处产生的环形应力最大,轴向应力次之,径向应力最小。内管上纵焊缝区域的残余应力很小,对内管强度不产生影响。在套管纵焊缝和环焊缝的T型接头处的应力水平较高,已经达到材料屈服强度,成为最薄弱环节,应该引起足够的重视。     

Transverse stress-strain evolution during welding of thin aluminum alloy plate

The FE simulation results of transverse stresses and strains during welding of thin aluminum alloy plate arepresented.The results indicate that restraint condition is the main factor that determines whether or not hot cracking willoccur. With rigid restraint hot cracking(crater cracking) will occur at the arc-stopping end, and such cracking usuallywill not occur without external restraint. But under restraint-free condition it is easy for terminal cracks to occur.     

铝合金搅拌摩擦焊过程热力演变的三维数值模拟

对搅拌摩擦焊过程中搅拌头速度变化进行分析,建立了考虑搅拌摩擦焊过程中焊缝产热的热源模型.对2024铝合金搅拌摩擦焊温度场和应力场进行了三维有限元模拟,表明焊缝两侧温度和应力分布的不对称现象不明显,主要由于焊接速度远小于搅拌头转速所致,但随着焊接速度加快,这种不对称现象逐渐加强.焊接过程中焊缝中心温度低于搅拌头边缘温度,焊接前方和两侧均为压应力,后方为拉应力;焊接结束后与搅拌头接触区的横向和纵向残余应力为较大拉应力,远离焊缝残余应力较小;沿厚度方向上,横向和纵向残余应力均逐渐降低.有限元计算结果与短波长X射线应力测试结果进行对比,结果表明,二者趋势基本吻合.     

铝合金脉冲MIG焊动态过程辨识

针对铝合金脉冲MIG焊熔池动态过程,设计了阶跃响应试验,利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度与熔宽的模型分别进行了辨识,分析了基值电流、送丝速度对熔宽的影响规律,为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.     

铝合金高频感应热丝TIG焊接方法

提出了高频感应热丝TIG焊接新方法,焊丝加热温度和深度可控,加热速度快,能适应高速送丝要求.高频感应加热消除了常规热丝TIG焊旁路电流磁场引起的电弧偏吹现象.另外,由于该方法不需利用焊丝本身的电阻产热,所以适用于铝合金等低电阻率金属焊丝.根据感应线圈的电感和工作频率要求,设计制造了适用于Φ1.6 mm铝合金焊丝的高频感应加热线圈和套筒.利用热电偶测量了不同送丝速度下的焊丝温度.结果表明,当送丝速度高达6～10 m/min时,焊丝的温度完全能够满足热丝焊的要求.6～10 m/min的送丝速度较常规TIG焊接提高了3倍以上,大大提高了焊接效率.     

铝合金搅拌摩擦焊物理场三维数值模拟

基于热物理模拟构建的2024-T3铝合金Arrhenius本构关系,使用Deform-3D软件建立了搅拌摩擦焊三维热-力耦合模型,模拟焊接过程温度、应力、应变等物理场在塑性变形区的分布状态. 结果表明,各物理场受焊速和转速的影响均呈不对称分布,其中材料在前进侧表现为压应力状态,在后退侧出现受拉应力状态;此外,在前进侧材料分别向焊缝表面和根部流动,当材料由后退侧向前进侧的流动速度小于在厚度方向上的流动速度时,在焊缝内产生缺陷,并通过试验验证了这一现象.     

单电弧TIG焊咬边影响机理的数值模拟研究

避免咬边是提高焊接速度的关键问题.通过对TIG焊温度场进行数值模拟,找到TIG焊在不同焊接速度时熔池成形规律.研究表明:焊接熔池中熔宽最大的位置滞后于熔深最大的位置,影响咬边产生的关键在于动态深宽比.在对模型校核的基础上,从动态深宽比的角度分析了TIG高速焊接时的咬边问题,指出在焊接电流相同的条件下,随着焊接速度的提高,熔深和熔宽都将减小,但熔深减小更多,所以动态深宽比减小,熔池表面张力向内的合力增大,容易产生咬边.即使在保证熔深相同的前提下,随焊接速度的提高,熔池的动态深宽比也会越来越小,导致咬边倾向增加.     

基于体壳耦合模型的钛合金薄板激光焊接变形分析

针对钛合金薄板激光焊接变形的数值模拟提出了一种高效体壳耦合模型,即在近缝区采用实体单元以充分表征焊接过程中板材厚度方向的热/力学不均匀性,在远离焊缝区采用壳单元建模以减小单元数量,在两种单元的界面建立接触并采用MPC算法进行焊接变形计算. 采用体壳耦合模型与三维实体模型分别计算了0.8 mm厚TC1钛合金激光焊接变形. 结果表明,两种模型的计算值均与试验测量值相近,但体壳耦合模型耗时仅为三维实体模型的30%左右,表明体壳耦合模型在保证计算精度的前提下能显著提高计算效率.     

线损伤铝合金薄板脉冲激光修复过程的温度场模拟

利用ANSYS有限元分析软件对存在线损伤的铝合金薄板脉冲激光修复过程中的温度场进行了数值模拟。综合考虑了材料热物性参数、边界条件、相变潜热等因素,建立了表面高斯热源+三维锥体热源模型,两个热源功率分配比为1:9,并对模拟结果进行了试验验证。结果表明,数值模拟计算的熔宽和熔池形貌与试验获得结果吻合较好,说明所建立的温度场数值模型和热源模型能够较准确地反映线损伤铝合金薄板脉冲激光修复过程的温度场,可用作此类铝合金薄板脉冲激光修复过程分析及工艺参数优化。     

铝合金点焊的多场耦合建模与动态过程数值模拟(英文)

基于铝合金点焊的热、机、电及相变原理,建立热电力耦合场的轴对称有限元数值仿真模型,实现对焊接区温度场、电场、应力应变的动态模拟。发现了焊接电流变化激发的铝合金动态电阻"瞬态逆向虚变效应",揭示了过程热电耦合瞬态与稳态差异性作用机理,阐释了焊接电流增加而瞬态电阻骤降的反常现象。基于铝合金点焊稳态仿真与实验结果修正了动态电阻数值计算模型。AA5182的计算与实验结果表明,考虑动态电阻"瞬态逆向虚变效应"的动态仿真模型能够精确描述焊接电流调整过程中的电参数动态变化和铝合金焊点熔核的生长过程。     

厚板铝合金YAG-MIG复合焊接温度场数值模拟

基于ANSYS软件,采用移动旋转高斯体热源函数加载,对12mm厚板铝合金YAG激光-MIG电弧复合焊接进行了温度场有限元数值模拟,模拟中综合考虑了对流、辐射和热传导对焊接热过程的影响,将模拟结果与相同工艺条件下实际的焊接试验结果进行了比较,验证了旋转高斯体热源模型在厚板铝合金复合焊接中的适应性.采用同样的数值模拟热源和试验模拟方法,同样得到了该铝合金5 mm板模拟结果与实际结果相当一致的结论.从而为不同焊接工艺条件下铝合金中、厚板激光-电弧复合焊接焊缝形状和尺寸预测提供了一种有效的途径.