Inconel 718镍基合金管道焊接残余应力的数值模拟

以Inconel 718镍基合金管道的对接接头为研究对象,建立了热-力学耦合的三维有限元模型,采用SYSWELD焊接模拟软件对其环焊缝在不同预热温度和焊接顺序下的残余应力进行数值模拟,分析了预热温度和焊接顺序对外表面轴向和环向残余应力分布的影响。并与实验结果进行对比,验证了模型的准确性。结果表明:管道外表面轴向残余应力在焊缝及近缝区表现为压应力,而远离焊缝中心的区域表现为拉应力;焊缝与近缝区环向残余应力为拉应力,随着距焊缝中心距离的增加,拉应力逐渐转化为压应力;随着预热温度的增加,管道外表面轴向和环向残余应力降低;焊接顺序的改变不能有效降低管道焊接残余应力。     

焊接顺序对T型接头残余应力场的影响

对大型金属结构中常见的T型焊缝的焊接过程进行有限元模拟。选用5种不同的焊接顺序,模拟不同焊接顺序对T型焊缝残余应力场的影响,得到最优焊接顺序。结果表明,焊接顺序不仅影响温度场的分布形式,而且对残余应力大小和分布有较大影响。综合分析5种焊接顺序可知,先焊中间后焊两端的分段退焊法可有效降低T型接头残余应力。     

TC4钛合金圆管焊接工装设计及工艺优化分析

设计了TC4钛合金薄壁圆管的焊接工装,在焊接过程中将薄壁圆筒纵向焊缝分成数段,可以顺利完成纵缝、环缝的焊接;通过数值模拟技术分析了不同焊接顺序对薄壁筒节纵缝TIG焊接残余变形与应力的影响。模拟结果表明,不同焊接顺序焊后残余变形均以厚度方向为主,焊接顺序对降低薄壁圆筒残余变形作用明显。薄壁圆筒焊后残余应力以纵向为主。分段焊缝相连接的区域纵向残余应力出现较大的波动,分段焊缝的数目越多,相应的纵向残余应力值越高。     

焊接顺序对筒节焊接质量的影响

运用有限元模拟分析方法,通过改变筒节焊接顺序来研究筒节焊接变形和残余应力的分布规律.结果表明,焊接顺序改变对温度场影响不大,但对筒节焊接之后的变形量和残余应力有一定影响,尤其是焊接变形量和焊缝横向残余应力变化较大,将给筒节后续加工带来困难.根据分析结果,选定了合理的筒节焊接顺序.     

桥面钢箱梁结构焊接变形的有限元模拟

针对桥面钢箱梁结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,采用ANSYS软件对不同焊接顺序条件下的残余应力和残余变形进行数值模拟,从而优化了焊接工艺。结果表明,采用对称焊接的方法能够显著减小焊后残余应力和残余变形;第四种焊接顺序为最优的焊接顺序,残余应力集中于焊缝附近,焊缝区域的残余应力在270 MPa左右,建议在焊后对工件进行热处理消除残余应力;焊后变形为挠曲变形,变形为对称分布,从工件两端向中间变形量逐渐增大,最大变形量为14.4 mm,建议通过反变形的方法和对称焊接工艺对钢箱梁结构进行焊接。     

风电塔筒门框焊接应力变形分析

采用SYSWELD软件对风电塔筒门框焊接的残余应力和变形进行了分析,研究了焊接顺序对门框焊后残余应力和变形的影响。研究结果表明,塔筒门框焊接后的应力水平很高,应力集中主要出现在上部的圆弧段焊缝及附近。对于横向残余应力和纵向残余应力,圆弧段焊缝及附近出现了高水平的拉应力,而直焊缝附近出现高水平的压应力。采用先外侧打底焊再进行内侧填充的顺序引起的应力水平更低。门框焊接引起的变形比较大,筒体在径向和高度方向均有收缩变形。焊接顺序对筒体整体收缩变形的影响不是很大。     

大型电机转子焊接残余应力的数值分析

利用轴对称模型研究了大型电机转子焊接残余应力分布规律 ,探讨了单层单道焊情况下两侧同时焊接、热套、预热等工艺以及三层四道焊情况下焊接顺序对焊接残余应力的影响。研究结果表明 ,磁轭圈与辐板焊接后在焊缝及其周围区域产生较大的三向残余拉应力 ;两侧同时焊接可大大降低径向残余应力 ;热套可降低三向残余拉应力 ,热套后直接焊与热套后先冷却后焊相比效果更佳 ;预热可以降低周向残余拉应力 ;多道焊时径向残余应力主要取决于最后一层 ,尤其是最后一道焊缝 ;两侧的最后一道焊缝同时焊接可显著降低径向残余应力 ,而前面的焊道同时焊接与否并不重要。研究结果为优化生产工艺 ,降低残余应力提供了理论依据     

焊接顺序对薄壁八边形管-板焊接接头残余应力的影响（英文）

考虑实际焊接中热-机械的直接耦合效应,通过热-弹塑性有限元法建立三维有限元模型来研究不同焊接顺序对薄壁6061铝合金焊件焊后残余应力分布的影响,采用单道TIG焊接实验来验证模拟结果的准确性;利用九种不同的焊接顺序来研究八边形管和底板之间焊后残余应力的分布状态。结果表明,焊缝及其附近存在的初始残余应力并不影响最终残余应力的分布;选择合理的焊接顺序可以有效降低八边形管-板接头的残余应力。     

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.     

液力变矩器固定块焊接残余应力的数值模拟

以液力变矩器固定块MAG焊为研究对象,建立了热-力耦合的三维模型,采用Sysweld模拟软件对不同焊接顺序、焊接方向下的焊接残余应力和零件变形进行数值模拟,分析了焊接顺序、焊接方向对焊接残余应力和零件变形的影响。通过与实际焊接变形量及热影响区域的对比,验证了模型的准确性。分析结果表明,焊缝的焊接方向对残余应力影响较大,较好的焊缝焊接方向是由外向内进行焊接。     

焊接顺序对AH36船用高强钢焊接残余应力及其释放的影响研究

采用热弹塑性有限元方法对AH36船用高强度钢对接焊的残余应力进行数值计算,获得了焊缝区域两条路径方向上的纵向残余应力和横向残余应力分布。分析焊接过程中不同焊接顺序对焊接残余应力及其释放的影响。计算结果表明:两条路径上的焊接残余应力受焊接顺序影响较大;工况一和工况四的初始横向和纵向焊接残余应力较小;加载50次拉伸循环载荷之后,工况一的横向和纵向焊接残余应力释放率最大,应力数值最小。     

换热器管子与管板焊接接头残余应力的数值模拟

基于ANSYS平台对油浆蒸发器伸出管板角接头的焊接残余应力进行数值模拟,获得了焊接接头的残余应力分布,成功的解决了焊缝的环形行走和不同部位之间的热传导问题.有限元分析结果表明.接管环焊缝的残余应力分布具有局部性的特点,高应力危险区集中在焊缝周围的管板热影响区.本文焊接条件下管接头环焊缝最大径向焊接残余应力出现在临近焊接热影响区的焊缝根部,对导致出现应刀腐蚀开裂起主要作用.合理的预热措施使最大环向焊接残余应力降低20%左右,同时管桥表面应力也得到明显改善,这就有效降低了管板表面出现应力腐蚀开裂的风险.     

16MnR斜Y型坡口焊接裂纹试验残余应力数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件对16MnR钢斜Y形坡口焊接裂纹试验的焊接温度场和应力场进行数值模拟,得到了焊接残余应力的分布规律.由于焊缝表面、中部和根部散热条件不同,造成了焊缝表面、中部和根部残余应力分布的差异.即在三维残余应力场中,纵向残余应力较大,且横向残余应力峰值出现在“直坡口侧”焊缝根部的热影响区.研究了预热温度对横向残余应力的影响规律.结果表明,随着预热温度的提高横向残余应力峰值和应力梯度降低,从而有助于减小冷裂纹倾向.     

不同条件下的振动焊接残余应力

设计不同振动焊接参数下平板表面堆焊试验,研究焊接热输入、振动加速度对焊接残余应力的影响,并对焊缝进行TEM观察.结果表明,在较小焊接热输入(22.8kJ/cm)时,残余应力随着振动加速度的增大而减小,且趋势明显;在中等焊接热输入(26.6 kJ/cm)时,残余应力在10 m/s2的振动加速度下残余应力最小;而对于较大焊接热输入(31.6 kJ/cm),残余应力在加速度为15 m/s2时有明显下降.残余最大主应力的方向较接近于平行于焊缝方向.采用15 m/s2振动加速度时,残余横向应力和残余最小主应力在三种热输入下较常规焊接时的应力降低幅度均超过30%,振动降低残余应力的效果明显.对不同条件下焊缝组织的微观结构分析显示,在一定热输入条件下,振动降低了位错密度.     

焊接顺序对汽车零件十字接头焊接残余应力及变形影响的数值分析

为了研究焊接顺序对十字接头焊接残余应力及变形的影响,本文基于MSC.Marc大型有限元分析软件,开发了用于模拟焊接温度场、应力场和应变场的热-弹-塑性非线性有限元计算方法。在所开发的计算方法中,采用了双椭球高斯体积移动热源模型来模拟焊接的热输入,以生死单元技术考虑焊缝成形,数值模拟了低合金高强钢Q345的十字型接头焊接残余应力与变形。并考察了焊接顺序对该接头焊接残余应力和变形的影响。结果表明,焊接顺序对十字接头的纵向残余应力有明显的影响;同时对焊接变形也具有一定的影响;但是对横向残余应力无明显的影响。     

EGR冷却器焊接残余应力的数值模拟分析

利用有限元分析方法模拟了某型号板翅式EGR冷却器的焊接残余应力场,并从残余应力的角度对该型号EGR冷却器在性能试验中发生泄露的原因进行了分析。模拟结果显示,板翅式EGR冷却器焊接残余拉应力峰值出现在扁管R角处的管板接头中,与该型号EGR冷却器发生失效的部位一致。通过优化焊缝的焊接顺序可以显著降低EGR冷却器上焊接残余拉应力的峰值。     

不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构变形和残余应力的有限元预测

基于焊接热弹塑性有限元分析理论,采用焊接专用有限元分析软件对不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构手工MAG焊接过程进行了数值仿真,获得不同焊接顺序下焊接结构的变形和残余应力分布.模拟时,选择双椭球焊接热源模型,考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响.重点研究了焊缝及临近焊缝区域焊接残余应力和变形的分布特征,并进行了理论分析.     

基于SYSWELD的薄壁箱梁焊接过程模拟仿真

建立了低合金结构钢薄壁箱梁模型,校核了双椭球热源模型参数,利用有限元软件SYSWELD模拟其焊接过程,研究了焊接顺序对薄壁箱梁焊接残余变形和残余应力的影响,分析了焊缝和热影响区的组织。结果表明:不同的焊接顺序对薄壁箱梁的整体变形影响较大,变形较大的位置全部在上翼缘板。最大残余应力均分布在焊缝处,且越靠近焊缝,残余应力越大。在所选焊接工艺参数下焊缝和热影响区的组织以贝氏体为主,马氏体其次,有极其微量的残余奥氏体存在。     

焊接顺序对6061-T6铝合金汽车结构件焊接残余应力及变形的影响（英文）

采用ABAQUS软件中的非线性弹塑性有限元方法,对6061-T6铝合金汽车保险杠进行4种不同的双脉冲MIG焊接顺序试验。在4种焊接顺序下焊接后的残余应力和变形均有明显差异。结果表明,在方案A中,最高温度高于基体金属的熔点约200°C。这种大的温度梯度导致较高残余应力,且残余应力主要集中在横梁与吸能盒的焊缝附近。焊接变形主要是由于横梁两端的收缩和吸能盒的自收缩。与其他焊接顺序相比,方案A中残余应力最小,焊接变形最大。然而,由于方案B有效地降低了残余应力和满足良好的装配要求,因此,方案B是本研究得到的最优焊接方案。     

基于SYSWELD的CRH_2-300铝合金车体缓冲梁和牵引梁焊接数值模拟

高速列车缓冲梁和牵引梁连接部位处焊缝是机车车体焊缝中最重要的焊缝之一,选用法国ESI公司开发的热加工专业计算软件SYSWELD对300 km/h动车组车体(二阶段)缓冲梁和牵引梁连接部位焊接接头和结构的焊接残余应力进行模拟计算。对不同焊接线能量和不同焊接顺序下的铝合金车体缓冲梁和牵引梁连接部位的焊接残余应力大小进行模拟,结果表明优化焊接顺序和焊接线能量可以有效减少焊接残余应力,对实际生产具有一定指导意义。