应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

核电厚壁管道全位置TIG焊动态焊接变形研究,降低焊接残余应力定量分析的应用研究,06NiCrMoCuNb钢焊接T形材的焊接工艺数值模拟,点焊拼接板焊点附近的应力分析,微连接接头在热疲劳过程中的破坏规律……     

大型核电结构焊接残余应力高效数值计算

提出采用模拟件-产品件有限元数值计算方法进行大型结构多道焊接残余应力的高效三维数值计算。首先进行模型件制造和试验测试,获得温度循环、残余应力等数据,然后针对模拟件残余应力进行数值计算,以试验数据标定模拟件模型和算法,并开展一系列的优化和高效计算,如焊道简化等,最后将优化算法和模型应用于产品件的数值计算上。实现了包含两非中心孔位置J型焊缝的压力容器顶盖产品件焊接残余应力高效计算,并研究了两J型焊缝间的应力叠加效应。结果表明:模拟件-产品件的研究方法可应用于核电大型焊接结构的残余应力高效数值分析,计算结果说明控制杆驱动结构管座焊缝之间的应力叠加效果不明显。     

焊接变形与基于SYSWELD的焊接力学数值模拟

汽轮机焊接一直受到由于焊接残余应力和变形所导致的产品成本高、生产效率低等问题的困扰,研究焊接残余应力和变形具有重要的工程实际意义.利用SYSWELD有限元软件完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合焊接计算,既考虑晶相转变又考虑了同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响.分析空心叶片的结构特点和焊接变形原因,利用有限元软件SYSWELD对核电空心叶片的焊接进行了实时三维数值模拟,获得了焊接温度场、焊接残余应力分布及变形,并定性分析了模拟计算结果,为核电空心叶片的七段焊接方法提供理论依据.     

核电SA508-3钢厚壁圆筒纵向焊接残余应力分析

针对由某公司生产首次应用到核电设备上的SA508-3钢,为了获得焊接残余应力分布及规律,采用ANSYS有限元软件对60 mm厚圆筒纵焊的焊接接头进行温度场及残余应力数值模拟,并将模拟结果与相同工艺条件下焊接试验结果进行比较验证.结果表明,模拟结果与试验结果基本吻合;焊接时热源周围极窄区域温度高,梯度大,远离热源温度峰值急剧下降;圆筒外表面残余应力大于内表面残余应力;焊缝及近焊缝区的残余拉应力值较大,远离焊缝中心残余拉应力值逐渐减小;圆筒两端和中部的残余应力在方向上或数值大小上不同;这对控制圆筒残余应力提供了理论依据.     

循环载荷下T型接头焊接残余应力的释放研究

利用数值模拟技术研究不同循环载荷下T型接头焊接残余应力的释放行为。采用有限元热-结构分析对T型接头的残余应力场进行模拟,与已发表文献的试验对比,验证数值模拟的正确性。基于焊接残余应力场,研究循环载荷下的残余应力释放行为。结果表明,残余应力的释放主要发生在第一次应力循环之后且与循环载荷的大小、应力比及方向有关。     

工艺参数对压力容器异种钢接头残余应力的影响及优化分析

为明晰焊接过程产生的残余应力对核电压力容器管道疲劳裂纹扩展和结构断裂失效的影响,优化焊接工艺,从而减小残余应力,借助了Ansys和Isight软件,以核电压水堆一主回路焊接接头焊缝区域为研究目标,利用“生死单元法”进行多层多道焊条件下温度场的模拟,同时利用DOE方法探究焊接结构参数与焊接产生的残余应力间关联关系,得出压力管道异种金属焊接接头残余应力分布规律,明晰了主要工艺参数对结构残余应力的影响机制。结果表明,环向残余应力是压力容器管道焊缝结构发生破坏的直接因素,减小焊接残余应力应增大焊接处的坡口角度和接头内外径差值。     

焊接余高对锥柱耐压结构典型焊接接头残余应力数值的计算影响

锥柱耐压结构属于大型焊接结构,在其焊接部位存在焊接残余应力。焊接完成后,焊缝区域会留有一定的焊接余高,焊接余高对残余应力数值分析结果有着不可忽略的影响,因此有必要针对焊接余高对焊接残余应力的影响进行相关研究。选取高强度钢锥柱耐压结构典型焊接接头试件为研究对象,利用有限元软件ANSYS的APDL语言编写焊接模拟程序,建立考虑焊接余高的有限元模型和不考虑焊接余高的有限元模型,通过比较两种模型计算结果,研究焊接余高对焊接残余应力的影响,并且得到初始焊接残余应力的分布规律;采用X射线无损检测法测量焊缝区表面的残余应力。结果表明:不考虑焊接余高时,数值分析所得应力分布与考虑焊接余高时应力分布存在很大差异,焊接余高对焊接残余应力分布的影响不可忽略。试验的测量结果符合理论和统计结果,与考虑焊接余高时的数值模拟所得结论基本一致。焊接余高的影响对研究焊接残余应力有很重要的意义,并且对后续考虑残余应力影响的疲劳强度计算有着重要的参考价值。     

核电接管安全端异种金属焊缝残余应力的研究

核电一回路接管安全端是多材质组成的复杂焊接接头。利用有限元对热段接管安全端进行数值模拟,研究接管安全端的结构简化和热输入对焊缝轴向残余应力的影响。结果表明,简化模型与实际结构的模拟结果较为吻合。基于此,对比分析了各简化接管安全端在平均热输入时的焊缝轴向残余应力分布,并给出相应的求解系数表。     

焊接数据模拟方法

ANSYS是一大型通用有限元分析软件,综述了ANSYS在焊接电弧行为、焊接温度场和焊接残余应力数值模拟方面的应用,阐述了SYSWELD的特点及在焊缝数值模拟方面的应用。元胞自动机是一种时间、空间、对象的状态都是离散形式的动力学模型,它是研究非线性科学的重要研究工具,详细概述了元胞自动机法在焊缝凝固组织模拟、焊缝再结晶组织模拟中的应用。展望了焊接数值模拟技术。     

大型多焊缝结构焊接残余应力计算方法研究

基于有限单元法对HG785高强度焊接钢的多焊缝结构焊接残余应力进行了数值计算,分别提取了横向和纵向焊接残余应力值,得到试样残余应力的分布规律。为验证该方法的有效性,采用X射线法对该焊接结构件进行了残余应力测试,并与数值模拟结果进行对比分析。分析结果表明,该计算方法可以较好地预测大型多焊缝结构焊接残余应力的分布,同时计算效率高,操作简单,便于工程应用。     

焊接数值模拟方法

ANSYS是一大型通用有限元分析软件,综述了ANSYS在焊接电孤行为、焊接温度场和焊接残余应力数值模拟方面的应用,阐述了SYSWELD的特点及在焊缝数值模拟方面的应用.元胞自动机是一种时间、空间、对象的状态都是离散形式的动力学模型,它是研究非线性科学的重要研究工具,详细概述了元胞自动机法在焊缝凝固组织模拟、焊缝再结晶组织模拟中的应用.展望了焊接数值模拟技术.     

薄板加强筋结构焊接过程的有限元模拟

针对薄板加强筋结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,先对单一T型接头进行数值模拟以验证焊接模拟的合理性,最后对薄板加强筋结构焊接温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,T型接头在焊后发生了角变形,最大的变形量位于底板的角点处,大小为5.0 mm,数值模拟与残余应力测试结果表现出很好的一致性;薄板加强筋结构焊后残余应力主要沿着焊缝分布,在远离焊缝处残余应力迅速减小,最大残余应力位于横向筋板与底板焊缝处,大小为329 MPa;薄板加强筋结构焊后最大变形处位于底板的角点处,数值模拟得到的最大变形量为107 mm,实际测量的最大焊接变形量为105mm,数值模拟与实际焊接变形结果较好的吻合。     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。     

苯酐冷凝器管子与管板焊接残余应力数值模拟及试验研究

为了研究苯酐冷凝器管子与管板焊接残余应力的大小和分布规律,采用有限元法对一台苯酐冷凝器的管子与管板焊接残余应力进行分析,同时利用X射线衍射方法对冷凝器管子与管板焊接残余应力进行测定。由有限元数值模拟结果可以得出,管子与管板的焊接残余应力围绕管子呈同心环形对称分布,在焊缝处出现最大焊接残余应力,并且管板焊接热影响区焊接残余应力显示环向承受拉应力,而径向承受压应力。试验结果与有限元数值模拟结果相吻合,表明了有限元数值模拟方法的正确性。     

模拟焊接道数对压力容器残余应力及变形的影响

针对大型复杂的结构件,模拟焊接道数直接决定着模拟计算工作量的大小。本次采用有限元数值模拟软件,利用高斯热源和"生死"单元技术,讨论模拟焊接道数对1000 MW级压水堆核电站反应堆压力容器6接管处马鞍型焊缝残余应力场及残余变形的影响。结果表明:模拟道数对残余应力及变形影响不明显。     

TRT机壳热弹塑性有限元模拟与试验研究

采用大型通用有限元软件对TRT焊接机壳进行焊接过程的模拟。利用有限元软件中的单元生死技术和热-结构耦合技术,成功的预测了TRT机壳焊后残余应力及变形,并通过焊后残余应力测试试验验证对比。结果表明,有限元模拟机壳在焊接过程中,焊缝附近残余应力较大,局部达到其屈服强度;远离焊缝处的壳体上应力较小,均处于弹性变形。进行"盲孔法"测量残余应力,试验测量的残余应力跟模拟所得残余应力分布趋势相同,峰值应力出现的点基本重合。由于机壳实际焊接中施加的约束较多,应力得不到释放,导致试验数值略高于模拟数据。     

基于ANSYS有限元对双丝焊焊接的三维温度场模拟

焊接热过程是一个动态热循环过程,涉及到电弧变化、材料冶金和化学、传热、传质和力学性能改变的复杂过程,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形,影响焊接结构的制造精度、强度、韧性和使用性能。焊接三维数值模拟研究的现实意义在于:全面预测影响残余应力与变形的各种因素及其影响规律,达到优化焊接结构设计和工艺设计,控制焊接应力及变形,焊接数值模拟技术已成为目前国内外发展的重要方向。     

焊接顺序对Q345qD钢厚板焊接接头残余应力和变形的影响

基于ABAQUS有限元软件的热弹塑性分析方法,分析了32 mm厚Q345qD钢对焊接头在熔化极气体保护焊下的残余应力和残余变形。结合试验测试和数值模拟,研究了4种不同焊接顺序对焊接接头残余应力分布和残余变形的影响。采用ABAQUS软件中的单元生死技术模拟焊接过程,热源模型采用双椭球体积热源。结果表明,数值模拟结果与试验结果相符,改变焊接顺序对温度场影响不大,两侧焊道单次交替焊接相比两侧焊道多次交替焊接的横向残余应力整体应力较小,最大值从356 MPa降到278 MPa,降低了21.91%;而两侧焊道多次交替焊接的纵向残余应力整体应力较大,纵向残余应力最大值从303 MPa升到368 MPa,增加了21.45%。与两侧焊道单次交替焊接相比,两侧焊道多次交替焊接的厚度方向变形较小,最大值从1.67 mm降到0.04 mm,降低了97.60%。     

焊接残余应力数值模拟的研究与发展

分析了用有限元法计算焊接残余应力的基本理论，其中包括温度场和应力场的数值模拟，介绍了焊接残余应力数值模拟方法的近期研究成果，并探讨了焊接残余应力数值模拟技术的发展趋势。     

过载拉伸消除不锈钢焊接残余应力的数值分析

用试验与数值模拟相结合的方式对过载法消除残余应力做了定量分析.采用SYSWELD软件对多层焊进行焊接模拟,得到焊接后残余应力场,将其导入Nastran软件,再进行过载拉伸模拟,研究其残余应力的变化规律.结果表明,随着过载拉伸作用的逐步增大,焊接残余应力峰值大幅降低,且焊接残余应力分布更加均匀,但是超过一定数值以后,残余应力消除的效果逐步减弱.计算结果与X射线测量结果趋势吻合,表明该数值方法是可行的.研究方法和研究结果对焊接残余应力消除提供参考.