铝合金氩弧焊与搅拌摩擦焊残余应力对比分析

铝合金材料由于其重量轻、耐腐蚀等优点被广泛应用于石油海洋工程中。铝合金的焊接及焊接接头的性能,备受关注。不同的焊接方法和焊接工艺产生的焊接残余应力对接头的疲劳寿命影响极大。以氩弧焊和搅拌摩擦焊工艺,选用不同的铝合金材料,采用小盲孔法测试焊接残余应力。比较了两种焊接方法、工艺所产生的接头焊接残余应力值,为今后铝合金焊接接头中,疲劳性能的计算提供初步的数据。试验结果表明,在铝合金的氩弧焊和搅拌摩擦焊对接接头中,残余应力的最大值均出现在焊缝中心到热影响区的范围内,随着与焊缝中心距离的增加,残余应力的数值逐渐减小。     

铝合金车体大部件焊接变形的影响因素

车体大部件包括车顶、侧墙、地板以及其他大部件,该文通过不同的试验方法对车顶、侧墙和地板这三大部件的焊接变形进行同级对比和分类对比,从而得出影响车体大部件焊接变形的因素。通过试验得出结论 :车体大部件焊接变形与焊接顺序有关;车体大部件焊接变形与部件本身外形轮廓有关;车体大部件焊接变形与自身设计结构等因素有关。     

U肋加劲板焊接残余应力数值模拟分析

通过数值模拟和实验方法对U 肋加劲板焊接残余应力进行了估算和分析,建立了三维热弹塑性有限元模型,采用生死单元法模拟焊缝填充和焊接热输入过程,实现了整个焊接过程中的动态应力和变形变化,得到了U肋加劲板的焊接温度场和应力场,分析了U 肋加劲板的焊接残余应力分布,并与残余应力测试试验结果比较.结果显示:U 肋加劲板近焊缝区残余拉应力达到材料屈服强度,母板远离焊缝区残余压应力平均值约为材料屈服强度的0.2 倍,其分布趋势与实验测试得到的残余应力分布比较接近,证明了所采用的焊接数值模拟方法的正确性.     

反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力模拟及其焊接参数优化研究

目的 针对反应堆压力容器接管安全端焊接残余应力较大易导致应力腐蚀开裂的问题,探究焊接工艺参数对焊接残余应力的影响,并寻找最佳工艺参数。方法 利用有限元参数化建模方法建立反应堆压力容器接管安全端的三维热-力耦合模型,模拟其焊接过程,研究焊接残余应力的变化情况。采用正交试验设计法分析了焊接电流、焊接速度及层间冷却时间对焊后最大等效应力的影响,建立了焊后最大等效应力与焊接电流、焊接速度及层间冷却时间的二次回归模型,基于该模型利用遗传算法寻优焊接参数。结果 焊接残余应力峰值靠近熔合区位置,残余应力较高,超过了材料的屈服应力;各参数按对焊后等效残余应力峰值的影响由大到小的顺序依次为焊接速度、焊接电流、层间冷却时间。正交试验所得最佳工艺参数如下：焊接电流为610 A,焊接速度为20 mm/s,层间冷却时间为400 s,经遗传算法进一步优化后所得的最佳参数如下：焊接电流为610 A,焊接速度为23 mm/s,层间冷却时间为427 s。通过仿真验证遗传算法优化结果,得到焊接残余应力的峰值为373 MPa,比未优化前减小了44 MPa。结论 优化后的工艺参数有效降低了焊接残余应力,提高了反应堆压力容器接...     

预拉伸条件下铝合金筒体焊接残余应力和变形的数值模拟

利用ANSYS有限元分析软件,分别对施加及不施加拉伸应力的铝合金筒体环焊缝对接焊接过程中的应力场及变形进行了模拟分析。计算结果表明:预拉伸焊接可以有效减小铝合金薄板的焊后残余应力和变形。当预拉伸应力为材料屈服强度的90%时,焊缝残余应力较无预拉伸的降低近52%,同时,铝合金筒体焊接残余变形也大幅减小。     

基于神经网络焊接数值模拟研究及工艺参数优化

在有限元分析的基础上,利用RBF神经网络针对汽车后桥壳焊接过程中的工艺问题及焊接残余应力的影响进行了研究,利用正交试验找出焊接工艺参数的主要因素,利用MATLAB软件提供的径向基函数工具箱设计神经网络训练样本,采用有限元分析软件ANSYS对汽车后桥壳体焊接过程进行了模拟分析,分析结果与神经网络预测结果进行比较,得到不同焊接工艺参数组合下的最大残余应力值,获得提高焊接质量的优化焊接工艺参数．     

大型结构件焊接变形特征分析

从焊接残余应力产生机理入手,找出焊接变形的影响因素,通过数值分析推导焊接变形过程中残余应力产生的数学模型,用有限元模拟和试验方法检验模型并找出最优焊接方法．     

6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊数值模拟

为研究铝合金中厚板-节点套接头在多层多道焊后的残余应力和变形分布,本文基于ABAQUS软件建立了该接头三维有限元模型,采用双椭球热源、生死单元法以及顺序耦合法,对6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊进行数值模拟,并分析了接头的温度场,以及在夹具约束下的焊接残余应力及变形的分布情况。研究结果表明:数值模拟与实际接头的熔池形状吻合度较高;摆动焊接过程中温度曲线呈多峰结构;焊件的升温速率明显大于冷却速率,且冷却速率随时间逐渐减小;焊接残余应力主要集中在焊缝及夹具区域,且小于6061-T6铝合金在室温下的屈服强度;接头的最大横向残余应力为129.9 MPa,中厚板上的横向残余应力大于节点套上的横向残余应力;接头的最大纵向残余应力为132.9 MPa,沿焊接方向,焊缝处的纵向残余应力呈山峰状分布;该接头在Y轴方向上的变形最大,为1.494 mm,该接头的最终变形结果为上凸变形。     

2219铝合金焊接接头软化模型的建立与应用

通过2219铝合金TIG焊接接头不同区域的微区拉伸试验以及母材在热循环过程中不同温度下的拉伸试验,获得了相应的屈服强度和抗拉强度,建立了基于温度、温度历史及应变强化效应的接头软化模型。将此软化模型应用到TIG焊接接头残余应力的有限元模拟中,并将应力模拟值与X射线衍射应力实测值进行对比。结果表明,与常规模型相比,软化模型中的残余应力分布水平出现了不同程度的降低,此外,残余应力在焊缝附近区域、起弧端与收弧端区域及横向分布上下降幅度较为明显。与实测值相比,应用接头软化模型计算得到的焊接残余应力分布与之更为接近,提高了残余应力的计算精度,验证了接头软化模型的有效性。     

基于热力耦合模型铝合金搅拌摩擦焊接顺序优化仿真分析

基于所建立的搅拌摩擦焊接过程热输入模型和热力耦合有限元分析模型,对带圆孔铝合金板的搅拌摩擦焊接顺序进行了有限元研究,并得到了焊接过程中不同焊接方案下的温度、瞬态应力变化曲线以及焊后残余变形。通过综合比较可以看出,从两边向中间焊的方案2优于从中间向两边焊的方案1和从左向右的顺序焊接的方案3。此外,有限元模型求解结果和实验测量数据具有相当好的吻合。     

7075-T651铝合金喷丸工艺的仿真与试验研究

为探究喷丸工艺参数对材料残余应力分布的影响,以7075-T651铝合金材料为研究对象,基于铝合金材料特性和试验条件,利用ANSYS/LS-DYNA建立喷丸有限元模型,获得了不同喷射距离、喷射压力和弹丸直径下残余应力的分布情况。结果表明：增大喷射压力和弹丸直径可以显著提高最大残余压应力和残余压应力影响深度,且喷射距离应保持在适当的范围内,最后将应力计算值和实测值进行对比,最大偏差为(10.0±12.5) MPa,偏差率不超过6.9%。分析认为通过有限元模型能够准确地获得残余应力的分布情况,有助于开展喷丸工艺参数对残余应力分布规律的影响研究。     

超声冲击处理对铝合金焊接应力的影响

为了探究超声冲击处理(UIT)对铝合金材料焊接应力的影响,采用有限元分析软件AQAQUS建立了7A52铝合金双丝熔化极隋性气体保护焊(MIG)焊接模型和超声冲击处理耦合模型,得到了冲击后的应力场,分析了冲击前后残余应力分布特点;通过改变冲击针移动速度、冲击位置以及冲击针直径,分析其对焊接应力的影响规律,旨在探讨超声冲击处理对铝合金焊接应力改善的影响规律。计算结果表明,超声冲击处理能够显著改善焊缝和热影响区的焊接残余应力,且超声冲击处理对焊趾处的冲击比对焊缝处冲击产生的压应力数值大、范围宽;随着冲击移动速度的增加,焊接接头处压应力值逐渐减小,且移动速度增加到一定程度将会出现欠处理状态,达不到产生压应力的效果;冲击针直径对焊后残余应力影响较大,随着冲击针直径的增大,其接头处压应力值会增加,且产生的纵向残余压应力区间会增大;经过超声冲击处理后的试验和数值计算表明,材料模型中是否考虑应变率对应力结果影响很大,应该根据实际材料的应变率硬化程度建立准确的材料模型。     

搅拌摩擦焊接全过程热力耦合有限元模型

利用ALE网格自适应技术及相应边界条件处理,建立搅拌摩擦焊接全过程(下压阶段和稳定焊接阶段)热力耦合有限元模型。采用6061铝合金焊件验证模型。结果表明:整个焊接过程温度场最高温度在463℃左右,低于材料熔点;稳定焊接6s后,焊件后方横截面上等效塑性应变区近似呈"V"形分布,前进边侧变形程度较返回边侧剧烈,变形范围更大。     

热处理对6005A铝合金激光焊接头组织和性能的影响

高速列车车体轻量化制造的迫切需求,使得铝合金结构在车体制造中得到广泛应用,而铝合金焊接也成为高铁车体制造的关键工艺.本文采用激光填丝焊方法焊接6005A-T6铝合金,并对焊接接头进行了固溶/时效热处理.利用扫描电镜、XRD能谱分析及拉伸实验,对焊后热处理的焊接接头组织及性能进行研究.研究发现,与母材相比,由于焊接接头中...     

基于柔性正交矩形涡流线圈的铝合金应力测试

铝合金作为制造业的基础材料,在制造和服役过程中会产生残余应力,会降低铝合金的结构强度及疲劳极限,因此有效测量铝合金残余应力十分重要。通过设计涡流应力测量系统检测铝合金的残余应力,首先在理论基础上推导出涡流与应力的关系,通过有限元仿真推导得到涡流传感器感应信号与应力的函数关系,在此基础上设计柔性涡流应力传感器,搭建涡流应力检测系统,通过测定7075铝合金压应力标定试块,与有限元仿真结果对比,验证压应力与涡流信号存在线性关系,并拟合函数反演应力,最终实现涡流应力传感器对应力大小的检测。     

随焊旋转冲击控制焊接变形新方法

提出了旋转冲击控制应力变形的新方法,并研制了一套旋转冲击装置.工作时通过电锤带动装配在其上的压杆施加旋转冲击作用于焊缝及焊趾部位,使其延展产生拉伸塑性应变来抵消焊接过程产生的残余压缩塑性应变,从而有效的控制了工件的焊接变形.应用所研制的装置,对2A12T4铝合金进行控制焊接变形的试验,发现旋转冲击可以起到减小焊后工件中残余变形、细化焊缝晶粒、提高强度的作用.     

甲板分段焊接变形仿真与控制

采用热弹塑性有限元方法开展了甲板分段焊接数值仿真,基于三维Shell单元和双椭球焊接热源模型获得了结构温度变化和应力场,得到了甲板分段焊接变形及残余应力分布特点,同时探究了纵向和横向型材15种焊接装配顺序以及3种甲板分段拘束形式对残余应力和焊接变形的影响规律。结果表明,所设计的对称交替焊接方法对应的焊接变形最小,即先从船舯向舷侧焊接纵骨,再从中间向两端交替焊接横向桁材,最后从船舯向舷侧焊接纵向桁材;在甲板分段边缘和中心施加压条约束可获得变形控制与工作量的最佳平衡;通过优化焊接顺序和约束方式,可有效实现大型甲板焊接精度控制。     

Q690高强钢管焊接残余应力数值模拟

该文重点研究Q690焊接高强钢管截面纵向残余应力分布模式,利用商业有限元分析软件ANSYS对其进行数值模拟,运用其中的“生死单元”和热-结构耦合分析功能来模拟焊接过程,以管径与壁厚为变量,设计3组共12个有限元模型。通过对模型的数值分析,得到每个模型的截面纵向残余应力分布形式,经过对比分析得出其规律,并提出Q690焊接高强钢管截面纵向残余应力的简化分布模式。结果表明,其分布模式与Wagner提出的分布模式接近,但Q690高强钢管的纵向残余压应力峰值与其屈服强度的比值仅为0.2,要明显小于普通钢管纵向残余压应力峰值与其屈服强度的比值0.35。     

钢板混凝土组合墙轴压受力性能有限元分析

为了研究核电工程中钢板混凝土组合墙的承载能力以及设计参数对承载力的影响,以4个核电工程中钢板混凝土组合墙的轴压试验为基础,采用ABAQUS建立钢板混凝土组合墙的有限元模型,模型中混凝土、钢板和栓钉均采用实体模型模拟,考虑了材料非线性和钢板焊接残余应力等。研究了栓钉的受力机理,模拟了试件中钢板的屈曲变形,分析不同参数如钢板与混凝土的强度、距厚比和含钢量对承载力的影响。分析结果表明:有限元模型计算结果与试验结果吻合较好,栓钉在受力过程中始终处于弹性受力状态,混凝土强度对承载力影响最大,距厚比对钢板的屈曲影响较大,较小的距厚比能保证钢板与混凝土协同工作。     

钛合金平板电子束焊接残余应力的小孔法测量

采用小孔法对TC11平板真空电子束焊接接头的残余应力进行了测量,结果发现,其残余应力为以纵向残余应力为主的单向拉伸应力状态,横向残余应力数值较小,同时还将测量结果与有限元结果进行对比分析,证明了有限元模型的合理性和可靠性。