中厚板T形接头焊接顺序的模拟研究

采用数值模拟方法,通过建立中厚板T形接头有限元模型,研究了七种焊接顺序对焊接变形和残余应力的影响。基于模拟分析结果可知,对于中厚板T形接头,不同焊接方案产生的变形均较小,焊接顺序对焊接变形的影响较小,但合理的焊接顺序可以有效减小残余应力峰值。焊件的残余应力既与热输入的时间有关,又与热输入的值相关,这为实际焊接提供了参考。     

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。     

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.     

焊接顺序对T形接头残余应力和变形的影响

采用有限元热弹塑性分析方法对T形接头不同焊接顺序的残余应力和变形进行模拟.有限元模型中选用三维实体单元,分析了材料物性参数随温度的变化和对流、辐射散热的影响.运用单元生死技术模拟T形接头多道焊接过程,获得了不同焊接顺序T形接头焊接温度场和残余应力、变形场,并对计算结果进行了分析.结果表明,焊接顺序对T形接头的残余应力和...     

列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟

利用有限元分析技术建立了列车转向架侧梁箱形焊接结构的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的TIG焊接过程进行了应力场的数值模拟。转向架侧梁焊接仿真结果表明,侧梁上四条焊缝不同层间采用不同的焊接顺序,其残余应力是不同的,随着焊接层数的增加其残余应力逐渐减小,说明选择合理的焊接顺序能够降低焊接结构中的残余应力;焊趾处的应力随时间变化的图形上有12个波峰,分别为焊接12道焊缝时对焊趾处的影响,其最大应力已经远远超过材料的屈服强度,并在冷却的过程中应力逐渐减小。转向架在焊后发生了一定的挠曲变形,主要变形为沿着y方向的变形,最大变形量为12.3 mm,x方向和z方向的变形比y方向的变形小了一个数量级。     

焊接模拟中自适应高温截断技术及阈值优化

以T形接头为研究对象,对其温度场和焊后产生的残余变形进行分析. 采用顺序耦合分析方式,对不同材料和结构设计了自适应高温截断方法. 基于S355J2G3的材料性质,对截断温度进行阈值优选,建立模拟仿真优劣的评价方式. 同时将自适应高温截断策略应用于T形接头算例. 结果表明,最优截断温度下的仿真结果与试验值相吻合,确立的评价标准科学合理,提高了位移解的精度并缩短了计算时间,实现了焊接数值模拟的高效性与精确性,并将其扩展应用到如转向架构架侧梁等的大型结构焊接中.     

列车转向架侧梁焊接温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件建立了列车转向架侧梁的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的焊接过程进行温度场的数值模拟,分析和讨论温度场的计算结果。结果表明,采用本方案能够较为准确的模拟列车转向架侧梁的焊接过程,与实际焊接情况的温度场分布接近,为列车转向架侧梁的焊接结构进行三维焊接温度场的分析和焊接工艺控制提供了理论依据和指导。     

焊接工艺对T形接头构件焊接应力分布的影响

T形接头在各种钢结构制造过程中得到普遍应用,其焊接残余应力的存在,直接影响到铜结构的强度和承载能力.由于现阶段控制和消除残余应力能力还不够成熟,很多方法只能很小部分地控制和消除残余应力,因此残余应力大量的留在T形接头焊接结构件上.为了保证焊接结构的安全可靠性,研究T形接头焊接应力分布规律的影响意义重大.本文利用HZ-21三维应力分布磁测仪测试了T形结构构件的焊接应力,分析了T形焊接接头构件的焊接顺序、焊接热输入不同时引起的焊接应力的变化规律.试验结果表明:Q235B钢以T形接头焊接时,焊接顺序不同,焊接应力的分布也不尽相同；焊接热输入较大时所产生的焊后24h应力分布较均匀,而焊接热输入较小时所产生的焊后24h应力分布变化较大.对T形结构件焊接时选取合理的焊接顺序和适当的焊接热输入具有一定指导意义.     

转向架构架T形接头单丝、双丝焊接热源模型及应力场数值模拟

为了探究动车组转向架构架T形接头单丝、双丝GMAW焊接温度场及应力场分布特征,基于ABAQUS有限元分析软件,采用数值模拟与实际测量相结合的方式,以转向架侧梁SMA490BW耐候钢T形接头为研究对象,分别建立了单丝及双丝焊的热源模型,模拟了接头的焊接温度场和焊后残余应力场,并通过试验对模拟结果进行了验证.结果表明:单丝焊和双丝焊的焊缝模拟尺寸与测量结果的相对误差均不超过5％.与单丝焊相比,双丝焊的熔池峰值温度提高,熔池在长度方向上被拉长,焊缝厚度明显增大,焊脚尺寸也略有增大,焊后残余拉应力分布范围有所减小,焊缝最高残余拉应力下降8.5％.     

高速机车构架侧梁的焊接顺序

控制高速机车转向架构架侧梁的焊接变形是控制构架生产质量的关键.以热弹塑性理论为基础,基于热-机耦合算法创建了侧梁热弹塑性仿真模型,采用Marc软件,分别研究了内部焊缝和外部主焊缝焊接顺序对侧梁焊接变形量的影响,得到了焊接顺序影响变形的规律,为实际生产过程中控制高速机车转向架构架的焊接质量提供了可靠的依据.为了避免计算仿真模型过于庞大,计算效率低下等问题,在创建该数值仿真模型中,采用了分段移动的串热源模型和并行计算技术等,从而使数值仿真领域中最复杂的焊接过程仿真得以直接应用工程中.     

热沉对焊接残余变形的影响及参数优化分析

对常规的熔化极保护气体焊（MAG）和动态控制低应力无变形（dynamicallycontrolled low stress no-distortion,DC-LSND）MAG焊进行了数值仿真,并对实际的DC-LSND焊件进行了测量,数值仿真结果与试验结果吻合良好.以构架侧梁的焊接残余变形为研究对象,利用数值仿真模型并结合优化算法对热沉参数进行了优化分析,得到了相应的最优方案.结果表明,最优参数下DC-LSND MAG焊控制焊接残余变形的效果明显.     

地铁转向架侧梁自动焊焊接工艺

对地铁车转向架侧梁各分解工序进行结构分析及自动焊工艺研究。利用焊接机器人的单点寻找、参考电流、样板焊缝等功能完成复杂焊缝的自动化焊接,焊缝成型美观。优化焊接参数,制定严格的焊接顺序和焊接方向,结合工装夹具来减小焊接变形,从而提高了侧梁的焊接质量和生产效率。侧梁自动焊工艺的成功应用提高了侧梁焊接生产的自动化率,自动化率提高至74%。     

基于正交试验的T形接头焊接工艺优化

焊接变形可以直观地看到,控制变形手段也非常多. 焊接残余应力分布复杂,关键位置残余应力大小对产品有着很大的影响. 文中利用焊接数值模拟和试验相结合的手段,采用单因子和多因子正交试验相结合的设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对T形接头焊接的工艺参数进行优化设计,获得了T形接头的残余应力分布状况. 结果表明,拼焊间隙为2 mm以下时,焊缝宏观形貌满足要求;焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次为送丝速度和拼焊间隙. 利用数值模拟和试验相结合的方法,优化了焊接工艺参数,降低了焊接残余应力的峰值,有效地减少了试验次数,节约了成本.     

基于SYSWELD的K7转向架副构架焊接数值模拟

K7转向架副构架是K7转向架的重要组成部分,其结构为三段B+级铸钢焊接而成。若焊后残余应力及变形未达到设计要求会直接影响到机车车辆运行的安全。为了更好地验证现有焊接工艺可靠性,采用ESI公司焊接专用软件SYSWELD对K7转向架副构架进行了数值计算分析。根据K7转向架副构架建立其三维几何模型,划分网格模型,设置热源参数。考虑到实际生产时遇到的情况,采用四种焊接方式进行模拟,并与实验结果相对比,按照设计的焊接工艺仿真得到的焊接残余应力与实验吻合较好,由此验证了仿真的可靠性,可将仿真结果运用于指导生产。     

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.     

Development of narrow gap multi-layer welding process using oscillation laser beam

The oscillation laser beam is considered to be effective as a heat source of narrow gap multi-layer welding because oscillation laser welding can control the penetration shape and prevent the lack of fusion. In this study, in order to establish a narrow gap welding process by oscillation laser beam, butt welding experiments of 50 mm thickness carbon steel plate were performed. By the appropriate control of the heat input area using the in-process sensor for recognizing the groove shape, narrow gap welding of a thick plate with groove which was cut by gas cutting was achieved. Properties of the welded joint had been confirmed by nondestructive testing, tensile test and side bend test. A two-dimensional numerical calculation model for welding deformation was developed. This calculation model was used for investigation of the optimal groove angle. The results of calculations were in quantitative agreement with the experimental results. Microstructure of the weld zone had multiple thermal histories. According to the hardness test results, maximum hardness of the heat affected zone of the upper layer has been lowered than that of the lower layer.     

Simulation on the deformation controlling of T-joint LBW with auxiliary heat source for high strength aluminum alloy

To avoid the angular deformation of aluminum alloy T-joint weldments, a new method named welding with auxiliary heat source is proposed. The welding simulation is performed with the commercial finite element software Abaqus and FORTRAN programme encoding a special conical heat source with Gaussian volumetric distribution of flux. The influence of the local model on the temperature, residual stress, and welding deformation distributions is investigated. The findings show that angular deformation achieved through numerical computation completely consists with the experimental result which has proved the effectiveness of the finite element methods developed. Various measurements performed on small-scale welded test specimens provide a data base of experimental results that serves as a bench mark for qualification of the simulation result. Finally, the residual stress and strain states in a T-joint are predicted.     

郁金香坡口焊接接头焊后TIG重熔数值模拟

针对高速转向架构架上新设计的郁金香坡口焊接接头,运用ABAQUS有限元软件对该形式接头多道焊和焊后TIG重熔处理进行了数值模拟,分别计算了多道MAG焊和焊后TIG重熔处理的温度场、残余应力场和应变,对比分析该接头形式MAG焊后和TIG重熔处理后在不同路径下的横向与纵向残余应力及应变分布.结果表明,TIG重熔影响区产生的...