钢制薄板T型梁焊接变形及焊接残余应力数值仿真

焊接变形对金属结构质量和运用性能有较大的影响,焊接过程中产生的不良变形不仅影响结构的外观尺寸,而且会降低结构的局部强度和稳定性。首先以薄板T型梁结构为研究对象,在保持主要焊接参数不变的前提下,分别采用固有应变法、热弹塑性法和局部整体映射法,采用数值仿真计算对比分析了薄板T型梁的焊接变形。另以薄板T型梁参数设计焊接试件,对T型梁的局部模型进行焊接温度场与焊接残余应力的仿真分析。仿真结果表明:用热弹塑性法预测焊接变形时相对准确。T型梁的焊接变形在y方向有较为明显的焊接变形,在x方向与和z方向的焊接变形量较小,焊接时焊接温度峰值在1 200℃左右,焊接残余应力沿焊接方向大致呈对称分布,主要集中在焊缝周围区域。     

100MPa高压水压试管机长厚板工字梁机架的焊接工艺研究

100MPa高压水压试管机的厚板工字梁机架在焊后存在较大的焊接应力。该机架因过长而不能在焊后进行整体退火消除焊接应力。通过采取适当的工艺措施,减少了梁的整体焊接变形,同时又消除了焊接应力。     

薄壁铝合金结构焊接应力变形数值模拟

实际结构焊接过程的三维数值模拟因为计算量大而往往难以进行。为了采用三维热弹塑性有限元方法对薄 壁铝合金结构的焊接过程进行数值模拟,提出了粘贴单元和混和单元两种网格划分技术相结合的单元划分方案进 行有限元建模,通过薄板对接模型试验验证了此方案的可行性,并研究了不同建模方案对计算效率的影响。将这 种单元划分方案应用到实际薄壁筒体结构焊接过程的数值模拟中,对焊接过程产生的残余应力和变形进行了成功 地预测。结果表明:对于薄壁构件,采用粘贴单元和混合单元相结合的单元划分方案可以在保证一定精度的前提 下,可大大减少有限元网格划分工作量,同时可降低计算规模,提高计算效率。     

焊接后后热处理对焊接残余应力的影响研究

焊接后后热处理是一种新的降低焊接残余应力的技术,试验采用了焊接后后热处理的方法,对三块Q235试板采用相同的焊接参教分别进行室温正常焊接,300℃,500℃预热焊接并进行焊后保温,然后在用小盲孔法测量焊接残余应力.我们通过对所得数据分析后,发现进行后热处理的试板焊接残余应力大大的降低了,并且后热处理的温度越高,焊接残余应力降低的幅度越大.试验证明焊接后后热处理能够有效的降低焊接残余应力,提高焊接的性能.     

大型工字梁焊接变形的控制

100t龙门式起重机的主梁是由一组大型工字梁焊接而成的，工字梁的结构如图1所示，长23900mm、宽600mm、高2000mm，重达26500kg，材质为Q345。Q345为最常用的结构件用钢之一，易焊接，且焊接工艺成熟，但是该工件为大型的、细而长的构件，抗弯刚性小，易产生焊接变形。这往往制约了生产进度，影响了工件的质量，所以，焊接变形的控制就成为制造厂迫切需要解决的问题。     

关于采用焊后消除残余应力热处理克服钢制焊接构件变形的研究

根据焊后热处理消除残余应力机制，为防止薄板焊接构件的焊后回弹变形，稳定构件尺寸，通过缝隙试样、板条及板块试样强制变形焊接后再进行热处理，由此证明，焊后热处理可有效地克服钢制焊接构件的变形。     

钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的试验研究

针对工程实际，研究了焊接后热与焊后热处理温度对焊接残余应力松弛的影响，结果表明：在一定温度下，焊接后热对焊接残余应力的松弛效果不明显，而焊后热处理可以大幅度地消除焊接残余应力。     

纵向预置应力法控制薄板焊接残余应力与变形

针对高强铝合金薄板结构焊接时存在的焊后残余应力及变形大的缺点,采用施加一不大于材料屈服强度σs的纵向预置拉应力的方法降低其残余应力与变形,对此平板对接焊的残余应力与变形进行了数值模拟.结果表明:该方法可以改善残余应力的分布状态,显著降低焊后残余应力的峰值,预置应力越大,残余应力越低;从而减小了焊接件的变形;随着预应力的增加变形相应减小,0.5σs和0.7σs的预置应力下的最大变形挠度由常规焊的38 mm分别降至18 mm和7 mm,降至原来变形的17%左右;试验结果验证了模拟结果的准确性.     

校直对厢形梁焊接残余应力的影响

本文介绍不同焊接工艺对厢形梁焊接残余应力的影响，以及校直前后残余应力的变化。     

压缩机焊接变形的三维数值模拟

采用三维热弹塑性有限无法对压缩机的圆筒和轴承焊接后的残余变形和应力进行了分析。为提高计算精度引入了局部坐标系统和缩减积分法。计算了各种不同焊接条件下轴承的偏心和圆筒端部的径向变形。计算结果与实测值十分符合。本模拟方法可预测各种参数对焊接变形的影响，从而控制压缩机的制造精度。分析还表明在焊缝周围的热影响区存在着相当高的残余应力。     

锤击消除焊接接头残余应力的数值模拟

建立锤击作用的有限元数学模型,利用该模型对白口铸铁焊补时锤击消除焊接残余应力进行实例分析。结果表明,在合适的焊接规范和工艺下,锤击不仅能有效地消除白口铸铁焊缝部位的应力,而且能促进热影响区拉伸残余应力的释放,甚至可以获得一定值的压应力。当在８４０－３６０℃温度区间进行锤击时,可以获得最佳效果。     

焊接残余应力的光弹性模拟分析

提出一种分析焊接残余应力的模型试验方法，用光弹性塑料焊模型来模拟分析低碳钢焊件的残余应力。并讨论了方法的原理和特点，提供了实验验证。     

焊接顺序对横向止挡焊接残余应力及变形的影响

采用数值模拟及试验手段相结合的方式研究焊接顺序对横向焊接止挡焊接残余应力及焊接变形情况的影响。基于Sysweld软件平台,对横向止挡焊接温度场及应力应变情况进行计算,并设置两种定位焊顺序及两种组焊顺序,通过排列组合方式得出四种焊接方案。通过数值模拟及试验对比发现,对于应力情况,定位焊接顺序对焊接残余应力的分布影响很小,而组焊接的焊接顺序对横向止挡最大残余应力的影响起主要作用。从变形情况来看,横向止挡X、Z方向的变形量最大,变形量1.2 mm左右,横向止挡Y方向的变形最小,变形量0.5 mm左右。采用方案四的焊接方法能够有效控制焊接残余应力及焊接变形。     

航空结构件残余应力释放引起加工变形的数值模拟

航空铝合金结构件毛坯在成形过程中产生很大的残余应力,使其在后续机械加工过程中极易发生翘曲变形,采用有限元数值模拟技术,建立了航空铝合金板材残余应力释放引起加工变形的力学模型,分析了在7075T7351铝合金板材材料去除过程中残余应力释放引起的加工变形规律,并针对7075T7351隔框零件进行铣削加工变形实验研究,并与有限元模拟结果进行比较,验证了数值模拟结果具有较高的精确度。     

温差法在焊接残余应力和变形控制中的应用

本文对各种温差法在控制焊接残余应力和焊接变形中的应用以及相关的数值模拟结果进行了综述 ,认为温差法和数值模拟技术相结合可以较为精确地控制焊接残余应力和变形 ,在解决焊接结构 (特别是压力容器 )的应力腐蚀和薄板的焊接挠曲变形等问题上可以发挥巨大作用。     

焊接残余应力测试方法的研究

在同一焊接试板同一部位分别用钴孔法及X衍射法测量焊接残余应力,通过分析对比发现钻孔法测试残余应力结果是可信的,而X射线衍射法所测得的残余应力值应减去钢板表面原有的轧制残余应力后才是焊接残余应力。本文还把上述两种方法的测试结果与Masubuchi提出的对接焊缝内纵向残余应力的分布进行比较,提出了工程中估算残余应力的方法。     

奥氏体不锈钢焊接残余应力的数值模拟与测定

奥氏体不锈钢因其低导热性和大膨胀系数,会导致较高的焊接残余应力。由于通常情况下奥氏体不锈钢不作焊后热处理,探究其焊接残余应力对设计制造及后续安全评定有着重要意义。使用有限元数值模拟、X射线衍射法、应力释放法三中方法针对奥氏体不锈钢焊接残余应力分布展开研究,并比较了三中方法的特点和适用情况,分析了实验值和模拟计算结果之间产生差异的原因,并认为304奥氏体不锈钢的最大焊接残余应力接近甚至超过材料的非比例延伸强度。     

高强钢T形接头焊接残余应力的数值模拟

焊接过程中不均匀的温度场及局部塑性应变导致了残余应力的产生,从而影响焊接结构的疲劳强度及承载能力.应用ABAQUS的焊接子程序DFLUX,结合单元“生死”技术对高强钢焊接流程进行数值分析.获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,计算出焊接温度场及残余应力的分布,绘制出焊接残余应力分布曲线,为优化焊接工艺,控制焊接残余应力提供理论依据.