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.     

基于ANSYS优化设计求解双椭球热源模型参数

为实现双椭球热源模型（double ellipsoidal heat Source model,DEHSM）参数自动化求解,基于ANSYS优化设计,提出一种新的DEHSM参数求解方法.根据提出的方法,利用VB语言开发了DEHSM参数求解程序,分析了程序失效原因,给出了处理对策;对四种不同的焊接工艺参数,采用开发的程序求解了DEHSM参数,并比较了熔宽、熔深的计算值与实测值的差异.经实例验证表明,在保证求解精度的前提下,提出的方法和开发的程序能够有效地求解DEHSM参数;提出的基于ANSYS优化设计求解热源模型参数的方法及相关优化变量的设置,还可适用于高斯热源、3D锥形热源等其它热源参数的求解.     

结合型分布带状分段移动热源模型

在数值模拟分析大型焊接结构的焊接残余应力和变形时,可以采用分段移动带状热源模型以便提高计算效率.为此,首先试验分析了不同焊接速度对焊接温度场带状特性的影响.并在已建立的结合型分布圆形热源模型的基础上,推导出了结合型分布带状分段移动热源模型的节点热流与加载时间的计算公式.结果表明,焊接速度大于4mm/s时,较长区段的温度场已经具有带状分布特点.此外,与高斯分布带状分段移动热源模型的节点热流与加载时间的计算公式相比,推导出的公式不但与总的热输入量有关,还与电弧和熔滴的热量分配比有密切的关系.     

热量自适应搅拌摩擦焊热源模型

当前采用的温度场热源数值模型在准确表征焊接过程材料性能和产热机制与温度变化关系上存在困难.依据摩擦学原理,以材料屈服强度ReL为产热基本参数建立新型热源模型,产热量随温度、材料性能改变,实现搅拌摩擦焊产热自适应过程,更准确地描述了搅拌摩擦焊过程物理现象的本质.温度场试验与模拟结果的比较表明,该热量自适应热源模型具有较高的计算精度.     

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 …     

大型复杂结构件高效焊接热源

文中基于分段化思想,建立了以焊缝等效温度为控制参数的分段移动温控型体热源模型,并利用Q345B平板对接焊模型对其进行模拟验证. 同时以计算时间、计算精度为基准,基于不同网格尺寸,对分段移动温控型热源、逐点移动双椭球体热源、分段移动双椭球体热源三种热源模型的计算效率进行对比分析. 结果表明,文中提出的分段移动温控型体热源模型所获得的残余应力和变形与逐点移动双椭球体热源模拟结果趋势一致,其计算精度与分段移动双椭球体热源相当,但计算效率更高,在复杂结构件上的使用效果更突出.     

双椭球热源参数的敏感性分析及预测

双椭球模型是在电弧冲击力较大的情况下常用的热源模型.通过研究双椭球热源模型的参数对焊接熔宽、熔深的影响,获得双椭球热源模型的形状参数在埋弧焊中的敏感性.并为了研究特定熔宽与熔深情况下对应的热源模型参数,采用多元回归分析,提出了敏感性分析的经验公式,获得了熔宽熔深与热源参数之间的关系.通过回归获得的经验公式,可以在已有熔...     

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...     

高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立

基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的钉头焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性.     

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。     

高能束焊接数值模拟中的新型热源模型

为准确地模拟出大深宽比的”钉头”状高能束熔池(焊缝)形状,提出了新的旋转Gauss曲面体热源模型,并进行了实际的数值模拟与测量试验。结果表明,与已有的其它热源模型相比,使用新模型可以更准确地模拟焊接温度场。同时,通过对比分析数值模拟结果,可以深入了解新热源与其它已有热源模型的不同特点,有助于正确选择热源模型,进行高效准确的数值模拟。     

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.     

高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

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.     

焊接热源计算模式的研究进展

总结了计算焊接温度场过程中焊接热源模式的改进过程。首先讨论了传播学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、以及能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式,以高斯分布函数为基础,引出了半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。并对比了不同热源分布函数对计算结果的影响,讨论了不同焊接计算过程中对热源函的选择。结果表明,通常的工程运算仍可采用解析模型函数进行化计算,高斯分布函数、半球能量密度分布函数、椭球能量密度分布函数常应用在有限元计算过程中,但由于未精确考虑电弧对熔池的冲击作用,在熔池附近有一定误差,而双椭球能量密度分布的热源模式,不仅可以处理一般的电弧总力小的焊接热源,也可以处理具有强烈穿透作用的激光焊和电子束焊过程的焊接热源,进一步提高焊接热源循环的计算精度。