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。     

基于FDM/FEM联合的铸件凝固过程热应力数值模拟的研究

为了模拟铸件凝固过程的热应力场，开发了基于华铸CAE（FDM）和ANSYS（FEM）联合的铸件凝固过程热应力场数值模拟集成系统，并计算了应力框试件的应力和位移。应力框的变形模拟与公认结果符合较好，实现了FDM／FEM联合进行铸件凝固过程的热应力数值模拟，为进一步模拟分析热应力和进行热裂预测奠定了一定的基础。     

淬火过程应力场的计算机模拟

利用有限元模拟软件对42CrMo试棒在淬火过程中的应力变化进行数值模拟，使得在淬火过程中的热应力和残余应力得以体现，并分析了淬火过程中表面和心部的应力变化。     

空心圆柱体GCrl5钢淬火过程的计算机模拟

用有限元法研究了GCr15钢圆柱体在油淬过程中的温度、组织及应力变化。在实测了淬火油换热系数的基础上，对轴对称空心圆柱体淬火时的温度场和组织场进行了模拟。同时运用热弹塑性理论，对圆柱体内外表面点及中心点应力的演化过程进行了模拟。模拟结果表明：圆柱体内表面的冷速小于外表面。在淬火初期，由于热应力的作用使工件表面受拉而心部受压，在发生应力反向前，发生了组织转变，并使表面应力迅速转向，在应力达到最低点后又逐渐回升，最后表面形成了拉应力。心部的应力变化正好相反，最终形成了组织应力型的内应力分布。     

基于有限元的多次补焊焊接残余应力的数值模拟

应用有限元方法建立了补焊温度场的数学模型，并对温度场进行一定的简化。焊接应力分为热应力和组织应力两部分，分别给出了热应力和组织应力的计算模型。利用ANSYS有限元软件以BHW35钢补焊为例进行数值模拟，给出了有限元的实现过程。并分别给出了一次、三次、五次补焊的模拟结果。并将计算模拟值与实际测量数值比较。计算结果和实际测量数值基本吻合。并根据应力分布情况，得到一些结论，焊缝中心的残余应力变化不大；热影响区存在较高的残余拉应力，且同一位置，随修复次数的增加，应力值逐渐提高；残余拉应力区宽度变大。文中还给出了焊后热处理后的应力大小情况，以证明焊后热处理能改善应力分布。     

大口径供热管道焊接接头残余应力数值模拟

为了提高残余应力模拟精度，提出一种新型大口径供热管道焊接接头残余应力数值模拟方法。应用傅里叶定律计算大口径供热管道焊接传热参数，根据供热管道热力学性能，构建供热管道焊接应力场。使用有限元分析软件，构建焊接接头几何模型，将相关计算参数导入软件后，应用高斯函数分布热源模型，实现供热管道焊接接头残余应力数值模拟。构建试验环节，试验结果表明：此方法可提高数值模拟结果与实测结果之间的相似度，缩短两者之间的差异，提高了数值模拟结果精度。     

焊后热处理对S30408/Q345R复合板焊接接头残余应力的影响

采用计算机模拟、X射线衍射法和盲孔法对焊后热处理前后的S30408/Q345R复合板焊接接头的残余应力分布进行了研究。数值模拟结果表明：随着焊接道次的增加，焊缝区的残余应力逐渐减小并趋于稳定，熔合线附近的残余应力逐渐增大，且高于其他位置的残余应力。结果表明：采用580℃保温2 h的热处理工艺，消除残余应力的作用有限。X射线衍射法及盲孔法所获得的焊缝残余应力值最大误差为23%;焊接接头残余应力实测值明显高于模拟值，焊缝及熔合线附近位置误差均较大，最大误差可达33%。     

差厚激光拼焊板盒形件的数值模拟研究

拼焊板技术在汽车制造业中得到了广泛的应用。焊缝存在是导致拼焊板成形性能降低的重要影响因素，因此研究控制焊缝移动非常重要。通过对盒形件拉深过程的应力分析，得到了焊缝移动规律。基于非线性隐式算法，选用各向异性屈服准则对盒形件拉深进行了数值模拟；数值模拟中采用阶梯压边圈，并精确建立了焊缝模型。通过对模拟结果的应力、单元厚度分析，比较模拟结果和试验的吻合程度，验证了应力分析和模拟结果的正确性。     

航天器铝合金结构残余应力超声波检测方法研究

利用有限元法对5A06铝合金薄板拉伸过程进行数值模拟，以模拟结果为依据设计平面双向应力加载试件。基于声弹性理论，在单、双向加载的条件下，采用临界折射纵波法（LCR）对铝合金薄板进行单、双向应力检测试验研究，得到平面应力下单向和双向应力曲线。对比分析单向加载条件和双向加载条件下的应力曲线及应力系数，结果说明:LCR波在试件中的传播声时是由平行与垂直方向的应力共同决定的，垂直方向应力的作用约为平行方向应力的33%，垂直方向的应力对应力系数的影响不可忽略。     

焊接顺序对厚板焊接残余应力分布的影响

采用试验手段和数值模拟方法研究了不锈钢厚板多道焊的残余应力分布特征．通过比较数值模拟结果和试验测量值，验证了基于Quick Welder软件开发的用于多道焊的热一弹一塑性有限元计算方法．同时，通过数值模拟澄清了焊接顺序对最终残余应力的影响．结果表明，焊接顺序对纵向和横向残余应力有明显影响．焊接顺序不仅显著影响峰值应力的...     

抽水蓄能电站水轮机叶轮渗透检测工艺

通过对抽水蓄能电站水轮机叶轮结构及受力状况的分析,确定了受应力较大的几点重点检查部位。因为叶轮材质为不锈钢,所以采用渗透方法进行检测。提出了渗透检测中的预清洗、渗透、清洗、显像和观察等关键步骤的注意要点,以通过工艺的控制实现对叶轮的可靠检测。     

热电厂波纹管开裂原因分析

对某电厂使用几百小时而破损的3层不锈钢波纹管，进行了宏观、金相、断口形貌及腐蚀产物的分析.结果表明，波纹管破裂从内层开始，逐渐引发中间层和外层开裂；开裂是由于内层水蒸气结露，水蒸气中的氯化物浓缩而导致穿晶型应力腐蚀开裂；应力来自工作应力和冷加工残余应力.管壁上除环向裂纹，还有轴向裂纹,呈树枝状.     

铸件热应力及热裂的数值模拟研究

铸件在铸造凝固过程中热应力场及热裂的数值模拟在实际的生产实践中起着十分重要的作用。本文综合国内外对铸造凝固过程中热应力及热裂数值模拟研究的现状，结合中北大学铸造工程研究中心的实际情况，指出了今后的研究方向和重点：建立适合铸造过程应力场数值模拟的模型，采用有限元软件ANSYS实现铸件热应力场的模拟分析，并计算残余应力。     

水轮机叶片断裂分析

对某电站转轮叶片裂纹原因进行了分析。分析结果表明,由于次表面夹杂物存在,在夹杂物周边产生局部应力集中,在焊接残余应力、工作应力共同作用下,疲劳裂纹在应力集中区域萌生,不断扩展,导致叶片开裂。     

Study of closure welded joint between penstock and spiral case

0Introduction Inordertoadaptthedistortionofpenstockbetween theplantanddam,thetelescopicjoint,whichliesinthe junctionbetweentheplantanddam,isusuallysetupin thelower horizontalpartofpenstock.Thetelescopicjoint intheexistinghydropowerstationhasleakorwatercre…     

焊接参数对异种钢接头热应力影响的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS，对电站锅炉内使用的珠光体耐热钢G102和奥氏体不锈钢SUS304的异种钢接头的焊接温度场和残余应力场进行了数值模拟，并采用不同焊接参数及其焊后去应力热处理进行了对比性分析计算。在双道焊的数值模拟过程中，采用生死单元法，逐道激活焊缝参与计算。结果证明：双道脉冲焊时接头热影响区较窄，应力峰值较低。结果还表明焊后热处理能有效改善接头残余应力的分布状况。     

Stress based non-destructive evaluation using thermographic approaches: From laboratory trials to on-site assessment

Vibration based loading has been successfully used to facilitate out of laboratory inspections using thermoelastic stress analysis enabling stress based non-destructive assessment of structures. An initial plate study verified the technique. A laboratory demonstrator of the on-site implementation was created to facilitate the development and assessment of a suitable loading device. The developed system was then taken on-site at a coal fired power station during a scheduled outage period. Vibration loaded thermoelastic stress analysis was successfully applied to welds in high pressure steam drain lines in-situ.     

轴流定浆式叶片裂纹分析

分析了某电站轴流定桨式叶片开裂原因。通过对断口的宏观形貌、材质的化学成分、硬度、显微组织的分析,认为叶片开裂原因是由于根部补焊区存在缺陷,在应力的作用下产生疲劳裂纹。     

分段焊影响转轮焊接残余应力的试验分析

在利用平板试验得到分段焊的合理段长的基础上,对某水电站混流式水轮机转轮的焊接残余应力场进行了调控.结果表明,对于尺寸为500 mm×500 mm×16 mm的平板来说,后焊的焊段可以起到降低先焊焊段的残余应力的作用,且在到后焊部分端部为50 mm的范围内,降低效果最明显;分段焊可以降低叶片危险区域的残余拉应力峰值并产生残余压应力;当叶片出水边焊段的长度在40～90 mm的范围内,残余应力的降低效果随着叶片出水边焊段长度的增加而减小.     

输水管道的安全性能

压力管道广泛应用于能源、交通等思经济重要部门中，保证其安全性运行是关系到国民经济和人民生命财产的大事，尤其是大型水电站输水管线的安全性一直受到广泛的关注，一旦发生破坏将造成无法挽回的损失。本文通过断裂韧工试验（裂纹张开位移COD和延性断裂韧度JIC试验，）讨论了新型压力管道用钢管常温下焊接接头各部位的断裂特性。在此基础上，利用ANSYS有限元软件计算了管道受力情况，模拟分析管道的应力分布。依据“ASME”准则中有关含缺陷的铁素体压力管道安全评定程序，给出了在水电站输水管道修复后，该种钢管的安全可靠性。结果表明，这种新型压力管道能够满足水电站的工况要求。