差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律,采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析,研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异,及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素,分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史．结果表明：差厚拼焊管内高压胀形时,厚壁管的变形始终落后于薄壁管．薄壁管中部最先屈服,塑性区白中部向两端逐渐扩展,厚壁管靠近焊缝端先屈服,随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端．变形强化和长度比增大可促进两管协调变形．无论长度比如何变化,整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变,厚壁管轴向始终为压应变．     

PLASTIC DEFORMATION REGULARITY OF TAILOR-WELDED TUBE (TWT) WITH DISSIMILAR THICKNESS DURING HYDRO-BULGING

为揭示差厚拼焊管内高压胀形的变形规律, 采用有限元数值模拟和实验并结合力学分析, 研究了差厚拼焊管胀形时薄壁管、厚壁管的变形差异, 及塑性区的发生、发展过程和促进变形协调的力学和几何因素, 分析了差厚变形条件下薄壁管、厚壁管的应力、应变发展历史. 结果表明: 差厚拼焊管内高压胀形时, 厚壁管的变形始终落后于薄壁管. 薄壁管中部最先屈服, 塑性区自中部向两端逐渐扩展, 厚壁管靠近焊缝端先屈服, 随着内压升高塑性区逐渐扩展到另一端. 变形强化和长度比增大可促进两管协调变形. 无论长度比如何变化, 整个变形过程中薄壁管轴向应变始终为拉应变, 厚壁管轴向始终为压应变.     

环焊接头强度对高应变海洋管道轴向承载能力的影响

基于应变设计的油气输送管道,环焊接头的强度对管道轴向变形能力起着至关重要的作用。以OD559×31.8 mm L485高应变海洋管道环缝为研究对象,采用有限元方法和数字图像相关法(DIC)拉伸试验及宽板拉伸试验,研究了GMAW环焊接头不同区域的强度变化对管道轴向承载能力的影响。结果表明,随焊缝金属强度的升高,管道轴向极限载荷和轴向平均应变增大,失效位置由焊缝向热影响区和母材转移;根焊金属占比小,热影响区很窄,高强匹配时根焊金属和热影响区强度对管道轴向极限载荷和轴向平均应变影响较小;在轴向载荷下,低强匹配环焊接头的母材、热影响区和焊缝的轴向应力和轴向应变分布极不均匀。受母材的拘束作用和焊缝金属自身的形变强化,低强匹配焊接接头的抗拉强度高于全焊缝金属,但变形和屈服主要集中在焊缝区域,容易导致管道环焊缝断裂失效。     

差厚拼焊管内高压胀形塑性变形规律研究

以差厚拼焊管为研究对象,利用实验及其数值模拟分析了高温膨胀时影响塑性变形的因素。结果表明,变形协调性随着长度比的提高而呈现增加的趋势。厚壁管的最大胀形量会出现在距离焊缝最近的地方,外形形状为圆锥形的;薄壁管的外形形貌为椭球形,中间区域的胀形量最大。差厚拼焊管变形协调性主要受变形强化和长度比的影响。     

铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟

采用热弹塑性有限元方法,对铝合金薄板脉冲TIG焊接接头的焊接应力进行了三维数值模拟,考虑材料性能随温度的变化,对焊接残余应力进行测量.结果表明,铝合金薄板中的焊接应力产生、发展很快,加热结束后不久应力便趋于稳定.热源前缘和两侧区域存在数值很高的纵向和横向动态压应力,焊缝中心的纵向残余拉应力低于母材的屈服强度,距焊缝中心10 mm处的最大纵向残余拉应力达到母材的屈服强度,并且拉应力区较宽,远离焊缝区域的纵向残余压应力数值较大,因此铝合金薄板焊接结构易发生动态和焊后失稳,横截面上纵向残余应力的数值模拟结果与实测结果基本一致.     

槽焊接头摆动焊热过程与残余应力的数值分析

采用热弹塑性有限元法对铝合金槽焊接头摆动焊过程进行了数值模拟,分析了其温度场与应力场的分布特征,探究了速度因素对焊接残余应力的影响。结果表明,槽焊接头摆动焊过程中焊缝中部温度要高于两侧;工件在中心焊缝区受纵向残余拉应力,焊缝两侧则转变为压应力;在焊缝尾部横向残余拉应力较大,尾部前端则存在较高的压应力;等效应力主要集中在焊缝附近,在焊缝尾部高应力区呈倒U形;横向与纵向残余应力峰值绝对值与焊接速度成正相关,与摆动速度则成负相关;等效应力具有相似的变化规律,且焊接速度的增加会减少焊缝区的应力峰宽度。     

X65大变形管道防屈曲焊接控制措施研究

文中以API X65大变形管线钢为研究对象,通过数值模拟方法,研究母材/焊材高低匹配、焊接余高及焊接错边等因素对环焊缝焊接接头经受Reel-lay铺设大变形后局部屈曲行为的影响,结果表明:焊缝高匹配可有效防止焊缝局部屈曲;随余高的增加,焊缝中心应变减小;在满足焊缝成形及无损检测要求的情况下,增加余高可降低屈曲倾向;尽量减小焊接接头错边量可降低环焊缝局部屈曲倾向。以上结果可指导焊接施工,以控制局部屈曲。     

6063铝合金TIG焊接头的变形行为及等效模型

用有限元软件ABAQUS对平板对接6063铝合金TIG焊接头进行拉伸模拟,研究了HAZ宽度及板厚对焊接接头变形的影响规律,进而建立TIG焊接头有限元等效模型,并用带焊缝的6063铝合金薄壁方管的压缩模拟来验证等效模型的精确性.结果表明,与母材相比,力学性能不均匀的焊接接头中应力状态较为复杂,三向应力度在母材与HAZ交界处和焊缝与HAZ交界处存在突变,三向应力度最大值的位置从母材与HAZ交界处转变为焊缝与HAZ的交界处;力学性能不均匀的焊接接头中的三向应力度不仅取决于试样的厚度,还取决于接头的几何尺寸;铝合金TIG焊接头有限元等效模型宽度为20 mm;带焊缝铝合金薄壁方管的精细模型和等效模型的载荷-位移曲线吻合较好.     

TC4钛合金激光焊接接头横向超塑变形数值模拟研究

通过ANSYS软件对TC4钛合金激光焊板的高温拉伸行为进行了数值模拟,得到横向TC4钛合金激光焊试样的高温拉伸等效模拟应变图和应力-应变曲线图。模拟结果表明:厚度为0.8 mm的TC4钛合金激光焊接接头在拉伸过程中,因焊缝存在着大量的残余应力,使得焊缝的应力值大于母材的应力值。当母材的应变超过临界应变时,母材开始出现动态再结晶,随后流动应力开始减小。相同变形条件下焊板流动应力大于母材,母材在高温拉伸过程中发生动态再结晶,使母材产生大量的缺陷,进而发生断裂。     

差厚高强钢激光拼焊板拉伸失稳行为研究

对0.7mm/1.0mm厚度组合的B170P1钢激光拼焊板试件进行半球凸模胀形试验,分析不同应变状态下拼焊板的变形、失稳特点及应变分布情况,研究其拉伸失稳规律。研究表明,拼焊板试件的变形失稳主要发生于薄侧母材,且随应变状态由单拉向平面等双拉的转变,应变分布趋于均匀,失稳位置向焊缝靠近;在变形过程中,靠近焊缝的薄侧母材在平行于焊缝方向的变形受到厚侧母材及焊接区的影响,其应变路径快速向平面应变漂移,达到成形极限状态,降低了拼焊板的成形性能。焊缝的存在导致差厚激光拼焊板各部分变形不均匀,在差厚激光拼焊板的实际应用中,应采取适当措施抑制薄侧母材的局部变形,增加厚侧母材塑性变形的比例,提高差厚拼焊板的冲压成形性。