自卸车侧厢板交汇结构焊接的应力分析与结构优化

采用ANSYS软件对自卸车侧厢板的横竖槽钢交汇处的焊接过程进行了数值模拟,得到了交汇处的焊接应力和变形。为减小交汇处的焊接应力,提出了"预凹变形"的焊接结构优化方案,并进行了模拟。将焊接优化方案应用于实际生产中,减少了后期矫正量,使得车厢的整体质量与外观效果均获得了明显的提升。     

基于FEA的插管结构焊接变形规律分析

为了明确插管结构的焊接变形规律，利用有限元分析软件MSC.Marc，考虑材料非线性和几何非线性，建立了热弹塑性有限元模型，应用生死单元法分别模拟了两个插管与壳板的焊接过程.结果表明，插管发生鼓胀变形，并伴有轴线的偏移；焊缝附近的壳板发生翘曲变形，壳板其余位置刚度较小处发生较大的下塌变形.在插管结构的有限元模拟之前，通过平板对接试验与相应模型的有限元模拟对比，从特征节点的热过程、特征节点的焊接残余应力和焊后角变形三个方面论证了有限元模型及相关输入参数的合理性.     

铝合金5A12钨极氩弧焊板外变形的试验研究

通过自行研制的动态变形测量系统,对焊接过程板外变形进行实时测量.研究钨极氩弧焊接过程中,不同焊接条件下铝合金5A12板外变形动态过程及最终残余变形形态.分析板外变形动态过程及最终残余变形的产生机制及影响因素.结果表明,试板厚度和焊接热输入对焊接板外变形动态过程及最终残余变形有很重要的影响.残余板外变形分为,拱形、波浪形、碗形3种形态.     

汽车大梁裂纹的补焊

对汽车槽钢大梁裂纹的补焊方法较多,有半封闭式箱形焊法、断裂处补板法、钻止裂孔热焊法等等。但因以上方法不但工艺复杂、所用材料多,而且由于在焊接过程中增加了焊接应力与焊接变形,使以后的补焊修复工作更难以进行。     

薄板单面密集焊缝焊后弯曲变形分析

针对2 mm的316L薄板单面密集焊缝结构,采用数值模拟的方法分析了两种焊接方案下的薄板焊接弯曲变形. 利用高度测量装置建立了薄板弯曲变形测量方法,进行了两种焊接方案的工艺试验,对焊后弯曲变形进行了测量. 在此基础上,对数值模拟和工艺试验的结果进行了对比. 结果表明,薄板单面密集焊缝结构焊接后呈船形变形,拉通焊弯曲变形中心接近于板中心,而两端向中间焊弯曲变形中心偏向板的先焊位置. 两端向中间焊在长度方向弯曲变形量小于拉通焊,两端向中间焊的焊接方案较优.     

采用固有应变法预测超薄板的焊接变形

文中以汽车制造中常用的1 mm厚的薄板为分析对象,采用热-弹-塑性有限元分析了焊缝长度对固有变形分布特征的影响,通过比较热-弹-塑性有限元法及固有应变法预测的变形结果,定量分析了焊缝长度对固有应变法预测超薄板焊接变形时计算精度的影响.结果表明,当焊缝长度达到一定临界长度时,固有应变法可适用于板厚为1 mm左右超薄板焊接接头的焊接变形预测.     

Q390钢多层多道焊接接头残余应力试验分析

为了深入研究Q390钢焊接性能,掌握其在不同焊接工艺条件下焊接接头残余应力分布规律,对40 mm厚Q390低合金高强度结构钢板分别采用埋孤焊和焊条电孤焊2种焊接工艺进行焊接,采用盲孔法测量了焊态下焊接试板的表面残余应力,得到了垂直于焊缝的残余应力分布曲线.结果表明:采用埋弧焊通过施加外在约束可以有效减小焊后试板变形,在焊接接头处得到压应力;经焊条电弧焊自由焊接条件下试板变形较大,在焊缝区得到拉应力,在熔合区和热影响区得到压应力.     

GH4169合金薄板与凸台件的焊接变形分析

采用真空电子束焊接进行了凸台与GH4169合金薄板的焊接,研究了焊接热输入、板厚及凸台数量对焊接件变形的影响。结果表明,薄板与凸台的焊接件经焊后会产生平面内收缩变形量和平面外失稳变形。焊接件沿板边的收缩变形量呈中间大、两侧小;随热输入增大,中间内凹程度增大。收缩变形量与热输入成正比,与板厚度成反比。2 mm厚的薄板焊接单凸台时,焊接热输入由54 J/mm增加至84 J/mm时,收缩变形量由0. 20 mm增加至0. 48 mm;同时当焊接热输入为54 J/mm,板厚2 mm,收缩变形量为0. 20 mm,板厚5 mm时,变为几乎无变形。焊接单凸台试板的失稳变形表现为试板板边呈绕环形焊缝无规律的上翘、下翘,其主要是焊缝的角变形引起。双凸台焊接试板产生的失稳变形呈上翘、下翘交替变化的波浪变形,其产生主要原因由角变形和扭曲变形造成。板越薄,热输入越大,其上翘、下翘的变形量越大;焊接双凸台产生的失稳变形较焊接单凸台的大。     

管板接头三维焊接变形的数值模拟

采用三维热弹塑性有限元法对管板接头的焊接变形进行数值模拟。研究了不同计算模型和焊接条件下接头的收缩和平板上开孔的位置和形状的变化。比较了半周模型和全周模型，固定热源和移动热源，单道焊和多道焊下的分析结果。为预测管板接头的焊接变形，控制制造精度提供了有价值的数据和方法。     

CO2气体保护焊在锅炉钢架结构生产中的应用

随着焊接技术的不断发展，CO２气体保护焊得到了广泛的应用，大大提高了金属结构制造中传统的工艺水平，提高了产品质量和生产效率。由于CO２电弧穿透力强，热量集中，加热面积小，焊接速度快，焊接变形小，可进行全位置焊接等特点，广泛应用于锅炉压力容器等重要结构件的焊接。锅炉钢架非对称梁的材质为Q２３５，主要由长５m的槽钢（３０a）、钢板（厚１６mm）、肋板（厚１０mm）等组焊而成（图１所示），槽钢与钢板、肋板之间采用角焊缝连接，技术要求为：①长度偏差小于１０mm，②旁弯度小于５mm，③垂直度：上挠小于１５mm，下挠小于…     

核电厚壁管道全位置TIG焊动态焊接变形研究

针对核电用厚壁不锈钢管道对接中的动态焊接变形问题,采用理论分析与试验测试相结合的研究方法,系统研究了厚壁不锈钢管道全位置TIG焊动态焊接变彤的规律及其影响因素.研究结果表明:轴向焊接变形和焊接坡口的填充密切相关,轴向收缩变形主要集中在前2/3坡口填充厚度.而在后1/3坡口填充厚度,轴向收缩几乎停滞,主要表现为热胀冷缩;焊接热输入是影响轴向收缩的重要因素,因此可以通过控制热输入来控制轴向收缩;采用连续焊接方式可以降低焊接收缩变形.     

焊接顺序对底板结构变形影响的数值研究

利用非线性有限元方法,分别对单、双、三、四个筋板的底板结构的焊接变形进行了数值模拟分析.采用8节点六面体单元建立了疏密过渡的有限元模型,使用随温度变化的材料热-力参量,运用了精度较高的双椭球热源模型以及生死单元的方法,模拟得到了不同焊接顺序下多筋板底板结构焊接横向变形情况,并对结果进行了分析.结果表明,对上述四种结构,每个筋板两侧的焊缝采用先焊接一侧再焊另一侧的方法,与传统的双面角焊缝同时焊接的方法相比,可以减小横向收缩量8％左右;每个筋板两侧采用反向焊接比同向焊接的方法横向变形也有所降低;所有筋板的相同侧同时焊接可以明显减小底板的横向收缩量,这样也可以节省大量的时间成本.     

自卸车厢体的焊接变形与控制

作为广泛使用的工程机械自卸车,在厢体生产过程中,经常出现焊接变形的问题,严重影响厢体的性能、外观及结构。文章介绍了焊接变形的原理、影响因素及控制方法,对自卸车厢体焊接变形的控制实例进行了分析,指出使用焊前预防、焊接过程控制、焊后矫正等措施可以较好地控制自卸车厢体的焊接变形。     

焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

航空发动机转子组件电子束焊变形预测

航空商用发动机组件尺寸精度要求较高,且组件焊接后盘心位置不能进行机械加工,因此采用数值模拟的方法对转子组件进行焊接变形预测. 试验将基于热弹塑性理论计算提取固有应变数值;通过理论计算得到GH4169合金电子束焊缝的固有应变值,分析焊接工艺参数对焊缝固有应变的影响规律;建立结构件模型,分析焊接工艺、焊接顺序及工装条件下组件焊接变形. 结果表明,相比于第一,第二和第三级盘,第四级盘心轴向变形最大,且通过增大扫描速度和改变约束方式的方法可以有效减小焊接变形,从而完成对转子组件焊接变形进行预测和控制.     

亭子口升船机承船厢厢头焊接变形分析与控制

亭子口升船机是我国现今最大尺寸钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式升船机,承船厢是升船机重要组成部分,为大型钢制槽型薄壁结构。本文针对承船厢厢头不规则结构的焊接变形大、尺寸精度控制难等问题,采用固有应变法对不同焊接顺序的变形大小进行了计算,获得该结构横向、纵向及垂向的收缩补偿量,以此对焊接顺序和拘束位置进行了优化,使焊接变形得到有效控制,减少了厢头不规则结构的现场修正工作,提高了焊接质量和生产效率。     

薄板焊接失稳变形的简化模型及其应用

提出了基于固有应变对接薄板失稳分析的基本方程.通过将固有应变等效为焊缝及热影响区的热载荷,可以进行线性失稳分析确定临界载荷,然后采用非线性失稳分析确定失稳变形的大小.对不同焊接工艺条件下的低碳钢薄板对接焊变形进行了研究,比较了数值分析与试验测量结果,并且数值计算考虑了薄板不平整度的影响.最后,使用该简化的方法对有加强筋板分段结构的焊接变形进行预测.研究表明,基于固有应变等效载荷的失稳变形计算方法是简单、有效的.     

考虑收缩补偿量的升船机承船厢厢体焊接变形控制技术

为了提高升船机承船厢厢体的整体稳定性，需要控制升船机承船厢厢体焊接变形。为此，提出考虑收缩补偿量的升船机承船厢厢体焊接变形控制技术。利用ANSYS软件建立了升船机承船厢的有限元模型，并确定了荷载条件和约束条件。基于有限元模型分析升船机承船厢焊接温度场，考虑收缩补偿量，结合能量守恒定律和傅里叶传热定理建立升船机承船厢的焊接热平衡方程。通过多元线性回归方法对升船机承船厢厢体焊接工艺参数展开单变量参数分析和多变量参数分析，拟合升船机承船厢焊缝横向收缩量与焊接工艺参数之间的关系。结果表明，升船机承船厢焊缝横向收缩量受焊层数量、对接缝隙宽度和钢板厚度的影响较大，可通过控制上述参数有效抑制升船机承船厢厢体的焊接变形，提高升船机承船厢结构的整体稳定性。     

板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析

对微小尺寸的镍基钎焊不锈钢板翅结构在真空钎焊过程中产生的残余应力分布与热变形状况进行研究分析.采用有限元方法对三层结构的钎焊过程进行了热-力分析,分析考虑真空钎焊的加热特点同时考虑板翅材料和镍基钎料与温度相关的材料特性,得到了钎焊过程中结构的温度变化规律以及钎焊后的残余应力分布和热变形特征.结果表明,隔板与翅片具有不同的热变形特征,板翅钎焊接头钎角处应力状况复杂,易萌生裂纹导致板翅结构的失效,需要选择合适的钎焊时间以得到较好的钎焊接头.     

港珠澳大桥Ⅰ型肋板焊接变形预测及控制

港珠澳大桥采用I型肋板结构,该结构焊后容易在底板宽度方向上产生翘曲变形,故其焊接变形的预测和控制对现场焊接和产品质量具有重要意义。通过采用ANSYS有限元分析,得到了构件焊后变形规律,与实际焊接试验结果吻合。计算分析了不同厚度底板结构的焊接变形量,得到了20 mm厚肋板焊接变形量随底板厚度的变化符合公式:Y=3A·exp(-X/T)+Y0。最后,提出了进行焊前预留反变形和焊后火焰加热矫正,可有效地控制I型肋板焊接变形。