网格尺寸对双椭球热源模型作用下焊接温度场计算的影响

文中以Q345E薄板对接焊焊接过程为研究对象,基于双椭球功率密度分布体热源模型,利用ABAQUS有限元软件建立其1/2模型,通过数值模拟研究了不同网格尺寸对焊接温度场的计算精度和计算效率的影响,结合数值积分计算,分析比较了不同网格尺寸下,理论热输入与实际热输入的差别,提出了适宜的网格尺寸.计算结果表明,随着网格尺寸的不断减小,收敛时间变长,CPU计算时间变长,焊接温度场的最高温度、焊接熔池的宽度和深度减小;当网格尺寸减小至双椭球功率密度分布热源深度方向长度的1/2时,理论热输入与实际热输入偏差较小,得到的焊接温度场最高温度、焊接熔池宽度和深度也趋于恒定.     

Cluster banding heat source model

0IntroductionWelding is a complex process related to arc physics,heat conduction, metallurgy and mechanics which shouldbe controlled in order to gain high quality welding struc-tures. It is hard to solve practical problem exactly in theprocess of manufacture only by theoretical method. There-fore, as welding production technology is researched, ex-periment is a method in common use and then the produc-tion mode is theory-test-manufacture. However, largenumbers of welding test increase cost of …     

激光深熔温度场数值模拟热源模型分析

热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特征的基础上，构建了组合热源模型，讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状，并与实验结果进行了比较。     

高能束焊接双椭球热源模型参数的确定

双椭球热源模型常用于高能束焊接过程数值模拟,模型中形状参数选择的合理与否对于计算精度和效率有很大影响。由于缺乏定量化描述,进行数值模拟时,只能依靠经验通过反复试算确定模型参数,选择的随机性很大。为此该文提出了一种用解析法计算高能束焊接双椭球热源模型参数的方法,通过实例计算和有限元模拟对该方法进行了验证,并建立了确定模型形状参数的经验公式。研究结果表明,使用该方法只需进行简单的解析计算便可直接求得数值模拟所需的热源参数,简化了试算过程,提高了数值模拟的效率和精度。     

一种激光热传导钎焊的热源模型

根据熔池具有较小深宽比的特征,发展了一种适合于铍板激光热传导钎焊的热源模型.分别建立了由表面高斯热源和内部旋转体积热源,按不同比例构成的复合热源、指数旋转抛物线体热源和线性旋转抛物线体热源三种模型.利用这三种模型计算了同一焊接条件下起焊点前2 mm处一点的焊接热循环曲线和熔池横断面轮廓,并进行了试验验证.目前的研究中用...     

Study on heat source model in twin-arc GMAW with a common weld pool

The heat input from arcs to weld pool in twin-arc gas metal arc welding (GMAW) with a common weld pool is investigated by high-speed photography. The characteristics of arc shapes and droplet transfer are studied and then the models for heat flux distribution on top surface of weld pool and enthalpy distribution of metal droplets transferred into weld pool are established. By using the model, 3-D geometries of weld pools in twin-arc GMAW with a common weld pool are predicted. Corresponding welding experiments on mild steel plates are carried out and the results indicate that the predicted shape of weld bead on cross section shows good agreement with measured one.     

铝合金搅拌摩擦焊热源模型建模专家系统

在铝合金搅拌摩擦焊三维体积热源模型建模过程中,轴肩、搅拌针侧面以及搅拌针底面摩擦产热的热流密度加载范围存在不确定性,需校核确定,增加了建模难度与工作量.针对该问题,建立三维搅拌摩擦焊热源模型,并确定其不确定热源模型参数,研究了这些参数变化对模拟焊缝温度的影响规律.在此基础上,基于参数变化影响规律建立了搅拌摩擦焊热源模型...     

激光-电弧复合热源及等离子体模拟研究现状

激光-电弧复合焊作为一种新型高效复合焊接工艺,受到国内外学者的广泛重视。综述了激光-电弧复合焊热源耦合机理及数值模拟热源模型,详细介绍了复合热源模型的应用及等离子体的模拟现状,指出了建立激光-电弧复合焊统一的数学模型是未来研究的新方向。     

基于SYSWELD的双椭球热源模型参数的确定

给出了应用SYSWELD软件的校正工具对双椭球热源形状参数和热输入进行确定的方法,提出了利用该法确定上述参数应遵循的两条原则.利用该法合理调整热源参数,较好地解决了采用Guass分布或双椭圆分布热源模式计算结果中尾部后拖不足的问题.结果表明,计算所得上表面和横截面熔池形状及熔合线走向与实测数据基本吻合,为运动电弧作用下的GTAW数值模拟与智能控制提供了理论依据和基础数据.文中分析了熔合线走向计算结果与试验结果误差较大的原因,为下一步工作指出方向.     

加速步长法反演多丝埋弧焊双椭球热源模型参数

结合有限元数值模拟和温度测量,运用加速步长法,反演了X70钢在多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi,Cri(i=1,2,3).结果表明,当双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi=6,6,8 mm,Cri=15,20,30 mm(i=1,2,3)时,在焊缝附近(表面距焊缝中心10 mm和背面距焊缝中心14 mm处)计算模拟得到的温度场曲线与实际测量得到的温度场曲线相似,两者的整体误差为0.615 8,误差较小,从而证明了加速步长法反演多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴参数的合理性和准确性.     

不锈钢车体非熔透激光搭接焊热源模型

用激光搭接焊取代电阻点焊是解决不锈钢车体表面质量和密封性问题的理想方法,但在不锈钢车体非熔透型激光搭接焊工艺试验过程中,发现在常用的激光焊接工艺参数范围内,搭接接头的熔池形状近似花瓶状,不同于通常情况下热导焊时呈碗状和深熔焊时呈钉形.为此,基于ABAQUS有限元分析软件,分别对高斯热源、高斯热源+柱体热源、三维正锥体热...     

激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

综述了几种可用于激光熔覆过程中温度场和应力场数值模拟的热源计算模型,并对其进行分析比较.指出采用有限元法,利用计算软件来实现熔覆过程中热源的添加是目前常用的优选方法.在此基础上考虑到粉末、基体、光源三者的相互作用提出了新的激光熔覆热源计算模型.关于激光熔覆热源模型的探讨为建立更加准确的激光熔覆计算模型,深入研究熔覆过程中的应力场与变形场提供帮助.     

基于串状热源的手工摆动焊应力场的数值模拟

针对在数值模拟过程中常使用的焊接热源模型无法对手工摆动焊进行研究,利用以能量守恒定律为理论基础推导出的串状热源模型对手工摆动焊的焊后应力场进行了数值分析,得到了纵向残余应力与横向残余应力的分布规律。同时用平板试验的方法验证了串状热源处理手工摆动焊的正确性。     

热源分布模型对花岗石锯切热量分配比例的影响研究

热量分配比例是锯切加工中的一个重要参量,其值的大小直接影响到传入单颗磨粒的热流强度,进而影响到磨粒的失效形式。以锯切加工为对象,通过花岗石锯切实验,利用热电偶和功率计分别测量温度和功率信号。采用ANSYS有限元软件,分别将基于抛物线热源分布和三角形分布的计算温度与实验测量温度进行拟合,获得弧区内热量分配比例。研究结果表明:锯切弧区的热源更接近抛物线分布,热源按抛物线分布计算的热量分配比例约为6.08%~12.21%,比热源按三角形分布的结果约小1.61%~4.07%。     

组合热源模型在焊接数值模拟中的应用

对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状.文中提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合.应用上述三种热源对马氏体不锈钢平板对接电弧焊的温度场及应力场进行了数值模拟.结果表明,使用组合热源进行数值模拟较之单独使用高斯或双椭球热源的残余应力计算值与实测值吻合度更高.     

多参数对GTAW焊接温度场影响分析

运用ANSYS软件对钨极惰性气体保护焊接(GTAW)热过程进行数值分析.连续施焊20s和自然冷却20s的等温面瞬态演变结果表明,施焊开始后经过5 s工件全部熔透,但冷却开始后液态熔池区域在不到1 s内就全部消失;施焊阶段高温区域随热源同步移动,冷却开始后高温区域会逐渐后移并终冷至室温.工件上一系列等距离点的焊接热循环曲线表明,稳态时焊接热循环曲线升温阶段变化趋势相同,但由于熔融金属从液态转变为固态释放出相变潜热,使得冷却阶段变化趋势存在明显差别:越远离收弧位置的点,温度衰减越缓慢;越靠近收弧位置的点,衰减越快.并通过分析焊接电流、焊接速度、热流集中参数对焊接热过程的影响规律,获得了优化的焊接工艺参数.     

TIG焊热源特性的反演分析

采用反演分析法,结合软件ANSYS的参数化程序设计语言APDL,对TIG焊进行三维动态、非线性温度场模拟,得到熔池长度、熔宽和熔深等参数,与焊接实验得到的实际参数进行比较分析。利用直接反演分析方法,对比模拟得到的TIG焊接中热源集中系数的取值范围与由实验确定的数值,来验证实验数据的准确性,为提高数值模拟精度,深入了解焊接过程热、应力本质提供依据。     

Reduction of thermally induced stress in a solid disk heated with radially periodic expanding and contracting ring heat flux

The purpose of this study is to reduce the thermally induced stress in a solid disk heated by moving ring heat flux (radially periodic expanding and contracting) and cooled by means of coolant following this heat flux (the subsequent cooling process). It was assumed that the ring heat flux per unit area at the each ring surface was uniform. The applied heat transfer rate, Q, regularly increases from 3.14 to 311 W and then decreases to 3.14 W in one period depending on the area of heated ring. The FLUENT 6.1 program was chosen as computer code to calculate these numerical solutions. Furthermore, a computer program, applying the SIMPSON integration method to the obtained temperature distributions from the heat transfer calculations, has been developed to calculate numerically the governing thermal stress distributions. The calculations were performed individually for a wide range of coolant (liquid) heat transfer coefficient, from 1000 to 10,000 W/m² K stepped by 1000 W/m² K and for the various ring heat flux expansion and contraction speeds, from 0.0005 to 0.001 m/s stepped by 0.0001 m/s, under transient conditions. The thermal stress differences in the axial direction are quite high around the heated ring and the coolant rings with respect to the other rings due to the non-uniform heating at the surface. However, the levels of the thermal stress in the disk are reduced (from 6 to 31% depending on coolant heat transfer coefficient), by means of the subsequent cooling process.     

交替双弧复合焊接电源及工艺

提出了一种TIG+MIG交替双弧复合焊接工艺方法,其MIG主电弧存在于焊丝和母材之间,TIG辅助电弧一端在钨极上,另一端在焊丝和母材之间切换,适当调节辅助电弧两个状态的时间比率和强度,可以实现熔敷金属量和热输入量的相对独立控制。设计交替双弧复合电源并进行工艺试验,结果表明,TIG+MIG交替双弧复合焊改变了电弧能量的分布,同时在保证母材热输入不变的情况下,能够增大流经焊丝的电流。     

基于旋转GAUSS曲面体热源模型的激光焊接热过程的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型.采用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了激光深熔焊接时的温度场分布规律和"钉头"状的熔池形状,数值模拟结果与实验结果基本吻合.