铸铁拘束试件的拘束度计算及铸铁焊缝裂纹倾向定量评定

本文提出了一种试件拘束度分级可调的铸铁焊缝拘束裂纹定量新方法，采用有元元方法对铸铁试件拘束度进行了计算，并做了实测验证，应用本试验方法测定了石墨形态对铸铁焊缝裂纹倾赂的影响。     

铸铁拘束试件的拘束度计算及铸铁焊缝裂纹倾向定量评定

本文提出了一种试件拘束度分级可调的铸铁焊缝拘束裂纹定量试验新方法、采用有限元方法对铸铁试件拘束度进行了计算,并做了实测验证。应用本试验方法测定了石墨形态对铸铁焊缝裂纹倾向的影响。     

环肋圆柱壳的肋骨环焊缝焊接拘束度计算方法

针对环肋圆柱壳圈的圆柱壳体与环肋肋骨角焊缝的焊接拘束度的计算问题,采用薄壳理论,通过确定圆柱壳圈在承受均匀环向分布力时的径向位移函数,从而确定角焊缝拘束度计算的解析解.结果表明,决定拘束度的尺寸因素是壳圈厚度h与壳圈半径R的比值,并且拘束度与该比值的1.5次方成正比.壳圈长度对拘束度有影响,度量壳圈长度的尺寸标志量是壳圈厚度和半径的几何平均值即(Rh)^0.5.随着壳圈长度的增大,拘束度增大,但存在极限值.即壳圈长度L>5(Rh)^0.5时,可按长壳圈计算拘束度;当壳圈长度L<2(Rh)^0.5时,壳圈的拘束度与壳圈的长度成正比.     

大拘束度ZG20MnMo钢焊缝裂纹分析及处理

对ZG20MnMo钢大拘束度焊缝裂纹,采用插销试验方法,在不同的预热温度下,对试件进行临界断裂应力、金相与断口形貌分析,找出该钢焊缝产生裂纹的原因及主要影响因素,提出了防止ZG20MnMo钢大拘束度焊缝产生裂纹的措施.     

浮头式换热器浮头盖焊接冷裂纹的消除

钢材的淬硬倾向、焊接接头含氢量及其分布,以及接头所承受的拘束应力状态是产生焊接冷裂纹的三大主要因素.对于低淬硬倾向的钢材,采用低氢型焊材,合理设计焊接结构,降低接头的拘束应力状态,通过合理的焊接工艺,可以消除浮头式换热器浮头盖焊接时出现的焊接冷裂纹.     

夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用

夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响。将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响,不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致,在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响。     

裂纹超声散射的有限元模拟

建立了无限长板的具有吸收边界的二维平面应变有限元模型,在研究了脉冲超声波在无限长板中传播的基础上,对板中平行于表面的裂纹、与表面成45°的斜裂纹和四分之一圆周弧形裂纹三种情况的脉冲超声波散射进行了重点研究。通过对纵横波的分离和在全波场中对散射波的分离,清晰地显示了裂纹对脉冲超声波的散射和复杂的模式转换。模拟结果以波场快照和A扫描曲线形式给出。     

淬火纵向裂纹的有限元模拟

淬火纵向裂纹在热处理工业中十分常见。本工作结合实验和有限元模拟的方法对16 mm直径的42CrMo圆柱件在不同的淬火介质(清水、油、盐水单液淬火和清水-油双液淬火)及淬火工艺下的淬火开裂现象进行了研究。经过清水淬火后的圆柱件均出现了纵向裂纹,但经油、盐水和清水-油双液淬火后的试样均未出现裂纹。通过有限元方法对以上不同淬火工艺的淬火应力进行了计算,根据计算结果对全淬透淬火件的淬火应力分布进行了分析。残余应力计算结果表明,42CrMo圆柱件在清水中淬火开裂的原因是由其表面较高的拉应力引起;经盐水淬火后的试样表面应力状态为压应力,其对淬火开裂的预防具有有益作用。基于淬火开裂实验和热应力及相变应力的计算结果,提出了两种预防全淬透件纵向开裂的方法。通过分析样品在清水淬火时的瞬时应力,对淬火开裂时的时间进行了估计。     

Numerical simulation of plate rigid restraint cracking tests based on cohesive element model

Cohesive element is developed from the Dugdal-Barenblatt model in the field of fracture mechanics. The mechanical constitutive relation of cohesive element can be artificially assumed depending on the specific applications. It has been successfully applied in the study of crystal plasticity/ brittle fracture process and decohesion between delaminations. In this paper, tensile experiments of large steel plate with different length of pre-existing cracks are conducted. Based on commercial software ABAQUS, cohesive element is adopted to simulate the tensile tests, and appropriate parameter values are obtained by fitting displacement force curves. Using these parameters, a numerical method is presented by applying cohesive element to thermo-elastic-plastic finite element method ( TEP-FEM) to simulate plate rigid restraint cracking ( PRRC) tests. By changing constitutive relation of cohesive element, dimensions of the model and welding conditions, the influence of welding restraint intensity and welding conditions on the crack propagation are discussed, respectively. Three types of welding cold cracking are simulated. Significant influence of welding cold cracking on resistant stress in welding line is captured by this numerical method.     

Numerical simulation and experimental verification of the restraint intensity of pipeline girth welding joint

The restraint intensity (RI) of the pipeline girth welding joint was investigated using finite element method and experimental method to predict the cold cracking susceptibility of pipeline steel. The distribution of RI along the girth weld was investigated to study the influence of welding position on the RI. Subsequently, the effects of outer diameter (OD) and wall thickness of pipeline on the RI were studied with ABAQUS software. The results show that the RI is almost independent of welding position. The RI increased with the increasing wall thickness but decreased with the increasing OD. A prediction model of RI was developed based on the effects of the OD and the wall thickness. It has been found that the predicted RIs were in good agreement with the experimental values. The maximum fractional error between the predicted RI and the experimental values was just about 10%. It was indicated that the errors were mainly caused by the heterogeneous of the weld bead.     

双金属复合带材轧制过程有限元模拟

采用刚塑性有限元法,以实验结果为依据,以大型有限元软件ANSYS为分析工具,对双金属复合带材轧制过程进行计算机数值模拟,分析了双金属复合带材同步或异步轧制过程中,轧辊和轧件的应力,应变分布和轧件的塑性流动变形情况以及轧制力和力矩,以动画的方式模拟轧制过程,给出了一种预测轧制结构,减少实验时间和费用的有效方法。     

轿车差速器齿轮精密成形的有限元数值模拟

采用冷摆辗方法来成形轿车差速器半轴齿轮毛坯.首先分析了齿轮成形的工艺特点,利用三维有限元软件--DEFORM对成形过程进行模拟,得到成形过程的金属流动充填规律以及力学量场分布情况,并通过实验来验证模拟结果,为模具设计和制造提供参考.同时,将先进制造技术--CAM技术应用到模具制造中,加工的电极精度达到4级,进而加工出7级精度的齿轮毛坯.结果表明,采用冷摆辗方法来成形轿车齿轮是可行的.     

各向异性热轧冲压板开裂件的织构分析及数值模拟

热轧冲压板开裂现象是一种板材料力学性能各向异性的表现。本文由该材料的微观织构取向变化分析造成板开裂的内在原因,根据能够准确描述塑性各向异性的材料模型,模拟了冲压板开裂圆件成型过程,由其变形分布和应力分布探讨开裂机理。     

大尺寸刚性试板抗裂性试验与船体结构模型相关性研究

通过大尺寸刚性试板抗裂性试验的试板与船体结构模型的焊接工艺、拘束度、焊接热循环、基本力学性能、宏观切片的检验结果对比,表明了大尺寸刚性试板与船体结构模型的结构拘束、焊缝的冷却条件相当,在相同焊接位置下,两者的基本力学性能相当.     

钛合金刚性拘束热自压连接及接头组织与力学性能

提出了一种新的固相连接方法——刚性拘束热自压连接技术,基本原理是:在无外力作用的条件下,利用集中热源非熔化局部加热刚性拘束的待连接材料,形成热弹塑性应力应变场,对连接处热塑性状态金属产生自挤压,实现扩散和固相连接。在真空条件下,利用电子束热源对TC4进行了刚性拘束热自压连接,验证了刚性拘束热自压连接的可行性,并分析了连接温度对刚性拘束热自压连接的影响。结果表明:热自压连接方法原理可行,加热温度显著影响钛合金接头的组织和性能,在TC4合金相变点以下温度加热时,接头组织均匀,综合力学性能优异。