焊接变形的数值仿真及其在SS7E机车焊接构架中的应用

基于焊接收缩力理论，本文提出了一个预测焊接变形的数值新方法。该方法的本质是将每条焊缝的收缩力视为焊接结构有限元数值计算模型中的初应力，从而可以用数值手段计算因焊缝收缩而产生的结构焊接变形。用这种方法，对SS7E电力机车构架侧梁焊接变形进行了数值预测，预测结果与实测变形值相当吻合，这不仅证明了该方法的有效性，同时也为构架焊接质量控制提供了重要的数值手段。     

基于收缩应变法的地铁铝合金地板FSW数值模拟

为解决地铁铝合金地板搅拌摩擦焊接焊后变形问题,基于顺序热力耦合法与收缩应变法,建立了6005A-T6地铁地板搅拌摩擦焊有限元分析模型。在建立焊接过程等效热源模型基础上,采用顺序热力耦合法对地板局部结构进行热弹塑性有限元分析,计算出平均收缩应变;利用收缩应变法对地板整体进行一次弹塑性计算,对比分析得到的地铁地板整体焊接变形结果与实际测量值。结果表明:有限元计算得到的焊接变形趋势与实际测量结果的一致性较高,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在0.5 mm以内,验证了收缩应变法在大型构件搅拌摩擦焊接过程仿真中应用的可行性,为地铁地板等构件实际生产中焊接变形的控制提供了有效的方法以供参考。     

厚板角接多道焊的温度、变形及残余应力分析

采用振动焊接及气冷的方式与常规焊接对比,研究了埋弧自动焊厚板角接多道焊的温度、变形及残余应力.结果表明,和常规焊接相比,振动焊接不仅可以使焊接残余应力下降,而且也可以减小焊接横向收缩变形;气冷的方法,可以使试样散热更快,达到控制温度的目的,同时也可以减小焊接残余应力和焊接横向收缩变形.焊接中测量的焊接变形,为焊接结构的加工提供了参考数据.     

安全壳特种钢内衬焊接装配工艺的模拟与分析

核电站安全壳特种钢内衬属大型罐体结构,在焊接装配过程中不可避免地会产生焊接变形.为了对焊接变形进行预测及控制,本文利用SYSWELD软件建立了特种钢内衬的3D壳单元模型,并采用体积收缩法对特种钢内衬环壳装配焊接变形进行了模拟计算,获得了焊接变形分布,而且通过实际测量特种钢内衬焊接后的变形量验证了模型的有效性,其可以为改进焊接装配工艺提供参考和指导.     

焊接变形三维摄影测量技术的研究

结合焊接变形测量研究现状及其发展前景提出了一种基于摄影测量理论的非接触式测量方法.采用该方法对焊接变形进行了动态测量试验研究.结果表明,该方法可以很好的应用于焊接变形动态测量中,并且该方法还可以根据某一时刻备个点的位移值近似计算出整个焊件在此刻的变形云图.     

基于改进遗传神经网络的SMAW焊接变形预测

以改进型遗传神经网络为理论基础,建立以焊接电流、焊接电压、焊接速度和焊后冷却速度为输入,以横向收缩变形和角变形为输出的手工电弧焊(SMAW)焊接变形预测模型,并通过正交试验法设计试验,验证了该焊接变形预测模型。结果表明:与基于传统遗传神经网络的SMAW焊接变形预测模型相比,本模型预测精度更高,速度更快,具有更高的工程应用价值。     

薄板焊接热变形的视觉检测方法研究

在焊接过程中,焊件易受热变形,降低了构件安装精度以及结构的承载能力,导致焊件不符合设计和使用要求。精确测量焊接过程中焊件的热变形具有重要的意义。针对焊接过程中焊件热变形测量的问题,结合数字图像相关方法,提出一种基于时序匹配的散斑图像视觉检测方法,提高了图像的采集质量;通过有限元仿真,验证了该方法测量焊接变形的精度较高。该方法实现了薄板焊接热变形的高精度视觉检测     

基于固有应变的大型焊接结构变形的预测

首先用热弹塑性有限元法研究了铝合金对接焊的固有应变的变化规律，得到了固有应变，即纵向收缩力Tendon Force，横向收缩和角变形与热输入参数Q／h^2之间关系曲线。在掌握了同有应变的变化规律的基础上，通过简化焊接结构，用弹性板单元有限元法，对大型铝合金机车车顶盖的部分结构的焊接变形进行了预测。研究表明，用基于固有应变的弹性板单元有限元法对大型焊接结构的焊后变形预测足可以实现的。     

核电厚壁管道全位置TIG焊动态焊接变形研究

针对核电用厚壁不锈钢管道对接中的动态焊接变形问题,采用理论分析与试验测试相结合的研究方法,系统研究了厚壁不锈钢管道全位置TIG焊动态焊接变彤的规律及其影响因素.研究结果表明:轴向焊接变形和焊接坡口的填充密切相关,轴向收缩变形主要集中在前2/3坡口填充厚度.而在后1/3坡口填充厚度,轴向收缩几乎停滞,主要表现为热胀冷缩;焊接热输入是影响轴向收缩的重要因素,因此可以通过控制热输入来控制轴向收缩;采用连续焊接方式可以降低焊接收缩变形.     

管板接头三维焊接变形的数值模拟

采用三维热弹塑性有限元法对管板接头的焊接变形进行数值模拟。研究了不同计算模型和焊接条件下接头的收缩和平板上开孔的位置和形状的变化。比较了半周模型和全周模型，固定热源和移动热源，单道焊和多道焊下的分析结果。为预测管板接头的焊接变形，控制制造精度提供了有价值的数据和方法。     

板料焊接屈曲变形测量

板料屈曲变形在焊接工艺中不可避免且难以控制矫正,采用先进的测量手段获得焊接屈曲变形规律进而揭示变形机理是目前研究焊接变形的难点问题.文中拟采用一种基于数字图像相关法的非接触测量方法获取板料焊接屈曲变形的全场全过程变形状态.首先,提出了一种针对弱相关和大变形的对应点匹配算法;其次,建立试验平台并利用DIC测量系统对平板堆焊变形进行测量;最后,在平板堆焊试验的基础上,通过分析变形数据,揭示屈曲变形规律.结果表明,低碳钢在板料焊接与冷却过程中均发生屈曲变形,分别呈碟形与马鞍形;板料焊接产生的应变主要分布在焊缝周围;焊缝纵向收缩是引起板料塑性屈曲变形的主要原因.板料焊接屈曲变形规律试验不仅能验证焊接变形预测有限元理论,而且对焊接矫正方法提供依据和思路,同时对板料焊接工艺的发展具有积极的促进和指导作用.     

焊接焊缝变形的测量研究

针对目前无法采用先进的测量手段获取精确的焊接焊缝变形规律,使得焊接矫正工艺往往不能达到预期效果,提出一种非接触在线全场测量焊接焊缝变形的方法。基于数字图像相关技术,结合传统氩弧焊焊接工艺,对焊缝关键点进行全程跟踪测量并获取变形规律。此方法对焊接变形机制研究提供依据,提供焊接矫正方法思路,对焊接工艺具有重要的指导意义。     

MEASUREMENT OF WELDING DYNAMIC DISPLACEMENT FIELDS BY ELECTRONIC SPECKLE PATTERN INTERFERENCE

１．ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｅｌｄｉｎｇｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｐａｒｔｉａｌｌｙｈｅａｔｉｎｇ,ｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｙｉｎｇ,ｗｈｉｃｈｐｒｏｄｕｃｅａｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔｏｆｓｔｒｅｓｓｅｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｎｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｎｓｏｍｅｃａｓｅｓ,ｔｈｅｙｃａｎａｆｆｅｃｔｔｈｅｌｏａｄｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｉｔｉｓｏｎｌｙｂｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｔｈｅｌａｗｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆ…     

双经纬仪测量系统在测量薄板结构焊后变形中的应用

在一些情况下,焊后变形可降低结构的性能.本项工作的目的就是测量焊后面外变形并提出了控制变形的措施.本文确定了测量方法并用此方法测定薄板结构,如客车侧墙结构的焊后变形.用有限元方法可以预测焊接变形,最后分析了减少变形的方法.     

高速列车底架焊接变形的超声波法应力分析

基于单轴应力下声弹性理论,针对现有临界折射纵波应力测量方法测试区域大的缺点,提出声程差方法,克服了应力分辨率和应力场分辨率的矛盾,在当前探头制造以及超声传播时间测量精度水平下,提高了应力场空间分辨率,能够更好地获得非均匀应力场的应力梯度;使用该方法对某型高速列车底架焊接变形进行了生产现场的应力测量;对比底架上变形合格与不合格部位的应力分布,并根据应力状况计算了变形超量,指出了导致变形的原因,为后期调修提供了可靠的依据.结果表明,该方法适用于生产现场的应力评估,对焊接结构质量监控有着重要意义.     

Experience and prospects for the development of equipment for light beam welding,brazing, and heat treatment (review)

Displacement during welding provides important information to understand the mechanisms of welding deformation and residual stress. In particular, if welding deformation can be measured sequentially and the displacement distribution over full field can be measured such as the results obtained by finite element analysis, they can be valuable information. Therefore, in this study, a 3-dimensional (3D) deformation (in-plane and out-of-plane deformation) measurement method is developed using a digital camera, which requires no special equipment. This method is a non-contact method and it can sequentially measure over the entire photographed image. Furthermore, since image analysis is based on the technique of image matching, the method is applicable even when measuring deformation is large. In addition, since it is possible to use all pixels as measuring points, the number of available measuring points at one time is the same as the number of effective pixels of the camera. This is currently more than 15 million points, and the measuring precision is expected to increase as the camera pixel resolution continues to increase. Therefore, this method is expected to have future potential. In this study, the proposed method is applied to the sequential measurement of displacement under the strong lighting levels in arc welding. By comparing the time history of transverse shrinkage, longitudinal shrinkage and angular distortion with the results of FEM thermal elastic-plastic analysis, the qualitative validity of the proposed method is verified. To investigate the measurement precision and usefulness of the method, a 3D shape measurement system (LAT-3D) using a laser displacement gauge and digital caliper are used. The distributions of residual transverse shrinkage and residual angular distortion are measured by the proposed method, LAT-3D and digital caliper. Through the comparison of the results measured by these methods, quantitative validity of the proposed method is also verified.     

焊接应力变形原理若干问题的探讨(二)

提出焊接残余应力形成和消除原理:焊接残余应力不是压缩塑性应变引起的,而是由于焊缝和近缝区金属在\     

电阻焊和激光焊焊接超低碳钢显像管支架的磁性能

采用电阻焊焊接超低碳钢显像管支架会出现显示器图象失真、信号滞后等问题。实验证明这种现象可以采用焊后热处理的方式得以解决,但是这会提高能量的消耗和增加生产时间。而改用激光束来焊接来对显示器支架进行焊接,在不需要焊后热处理的情况下就能获得良好的显示效果。电阻焊焊接导致显示效果不佳的主要原因是由于其焊接后焊缝接头的微观组织畸变太大,致使焊缝处的矫顽力Hc和剩磁强度Mr大大提高,不利于从新磁化。但是采用激光焊接的焊缝微观组织畸变相对来说小得多,而且焊缝晶粒贴近于原始母材,所以对Hc和Mr的影响很小。因此,激光焊接的显像管支架不经焊后热处理也不会导致图象失真。     

在线测量薄板焊缝区的变形

针对薄板在堆焊过程中焊缝区发生较大塑性变形的问题,提出一种基于数字图像弱相关技术的光学非接触在线测量焊接变形的方法,在焊接及冷却过程对焊缝区域全场及关键点的变形状态进行跟踪测量,获取变形规律.对Q235薄板进行钨极惰性气体保护焊（TIG）堆焊试验,结果表明,垂直于薄板方向上的变形量远大于其余两个方向;薄板焊缝区在焊接过程中先呈凸起状,逐渐冷却后呈马鞍状;薄板焊缝关键点及焊缝区的面外变形量随焊接电流的增大而明显增大.此方法对验证薄板焊接变形的数值模拟预测和揭示焊接变形机理等具有重要的指导意义.     

MTFM的建立及其在铝合金筒体结构焊接变形预测中的应用

应用以温度为控制变量且体现焊接温度场瞬时移动特性的高效计算方法——移动温度函数法(moving temperaturefunction method,MTFM),综合采用材料性能依赖于温度及温度历史的材料新模型,建立了4种几何尺寸铝合金简体结构的焊接过程三维有限元模型,预测了焊后母线下凹变形.同时,应用传统顺序耦合计算方法建立了有限元模型以对比计算效率与精度,并进行了实验验证.与传统顺序耦合计算方法相比,MTFM耗时均缩短60%以上,大幅提高了计算效率;所预测的铝合金简体结构焊后下凹变形量与传统顺序耦合计算方法模拟结果以及实际测量结果均吻合较好,计算误差小于10%.本文所应用的高效焊接数值模拟计算方法适用于不同几何尺寸铝合金简体结构,一定程度上说明了MTFM对不同结构和尺寸的焊接结构焊后变形预测的适用性.