薄板焊接变形分析

通过建立的薄板焊接有限元模型,对薄板结构件焊接变形进行有限元模拟,并对获得的薄板焊接温度场分布、应力场分布和变形规律进行了分析.结果显示,在整个焊接过程中,焊接薄板的平均温度在逐渐升高,直至准稳态状态;焊缝区域产生了拉应力,焊缝区域周边的母材金属则产生压应力,远离焊缝区域其残余应力较小;焊接变形成“马鞍”型.     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

受约束内覆薄壁管对接焊温度场和应力场的数值模拟

针对复合管对接焊时,较厚的外层基材对内衬薄管焊接的温度场分布和应力场变化的约束影响,以及基材与薄管的接触效应,运用有限元法,在焊接过程使用"时间幅值"和"单元联接"等技术,建立了相应的有限元分析模型,计算了复合管对接焊内衬薄管的温度场变化和焊后残余应力的分布状况.通过计算,对薄管焊接速度、应力进行了分析讨论,并对薄板材料性质、结构尺寸、焊接热输入等焊接失稳变形的影响因素进行了研究.结果表明,薄板结构尺寸、焊接热输入对变形影响较大,而材料性质相对影响较小.     

T型接头MAG焊失稳变形的动态试验研究

针对薄板T型接头焊接失稳变形的复杂性,传统的高温应变片、三维扫描等试验法只能获取薄板有限点的过程变形或焊前焊后的静态全场变形,因此无法全面准确地验证有限元预测模型以及薄板失稳变形规律。提出基于数字图像相关技术的非接触测量法对T型接头薄板焊接进行全场全过程变形检测,主要研究薄板T型接头失稳变形的检测方案,焊接冷却后失稳薄板的全场变形分布,以及薄板上关键点的动态变形规律。研究表明,T型接头的翼板在冷却一段时间后发生马鞍形失稳变形,腹板发生弯曲变形,翼板和腹板的最大变形量均发生在薄板纵向边缘的中间处;翼板和腹板的纵向收缩受边缘效应的影响较大; T型接头结构刚性较大使得焊接加热时热压应力不足导致薄板失稳,在冷却一段时间后产生的残余压应力引起薄板失稳变形。     

铝合金薄板氩弧焊变形控制技术探讨

本文主要探讨铝合金薄板结构的焊接应力变形及其预测与控制,为了有效地控制焊接应力变形并通过焊接工艺试验,采用预应变法辅助配合合理的夹具使用形式和布置,能够明显提高控制焊接应力变形的效果,减小和控制焊接变形。     

薄板结构焊接残余应力的数值分析

运用有限元方法,对大型客车车身薄板结构焊接时采用的电铆焊、连续焊、断续焊及塞焊的残余应力进行了热-弹塑性数值模拟.分析了连续焊缝、电铆焊和塞焊残余应力分布特点.结果表明,电铆焊、塞焊、断续焊所产生的应力场为波浪起伏的不均匀拉应力,不会造成薄板结构的失稳变形.而连续焊时焊缝区域为拉应力,远离焊缝区域为压应力,此压应力造成薄板结构的失稳变形.模拟结果为薄板结构焊后失稳变形的评判提供了理论参考.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

薄板结构焊接残余应力的数值分析;铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟;QFP器件不同引线材料对焊点可靠性影响的有限元分析;基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验;铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分布;立方氮化硼超硬磨料与45钢钎焊接头残余应力有限元分析;纵向磁场对低碳钢MIG焊焊缝组织及性能的影响。     

焊接工艺对薄板结构焊缝区残余应力的影响

采用焊接温度场与热应力场非耦合的方式,对薄板结构焊缝区残余应力进行了热-弹塑性有限元分析,模拟了连续焊缝焊接热输入以及施焊断续焊缝时薄板两端张力大小对焊后残余应力的影响.结果表明,残余应力峰值与焊接热输入无关.降低热输入,可以减小塑性变形区宽度,并且使远离焊缝处的压应力数值减小,这将减小焊后薄板的失稳变形.焊接过程中对薄板两端施加拉力,焊后可以减小施力方向的残余应力峰值,但并不影响拉伸区的宽度,从而适当增大薄板两端的拉力可以减少焊接变形的产生.     

薄板焊接特征屈曲的数值分析

在薄板焊接中,由于局部加热和迅速冷却产生了沿焊缝方向的焊接收缩应力,而导致焊接薄板发生屈曲变形.本文采用以热弹性为基础的有限元数值模拟与薄板结构稳定理论相结合的方法,对薄板焊接屈曲变形进行计算机数值模拟,并且分析了约束类型、单元尺寸、长宽比对薄板焊接屈曲载荷的影响,最后得出焊接薄板的屈曲失稳判据.     

06Cr18Ni11Ti不锈钢薄板脉冲TIG焊数值模拟

为解决06Cr18Ni11Ti奥氏体不锈钢薄板焊接变形大的问题,选用脉冲TIG焊接方法进行T型焊接,分析接头组织.并采用广义双椭球热源,对焊接应力和变形进行了模拟.结果 表明,熔池组织为蠕虫状和树枝状的细小奥氏体,热影响区的晶粒相比于母材未见明显长大,接头组织良好;冷却后的残余应力分布集中,基本在焊缝区域,焊件的整体变...     

航空发动机薄壁机匣疲劳裂纹修复焊接变形控制

分别采用恒定直流TIG焊、脉冲直流TIG焊、微束等离子弧焊等方法对航空发动机材料K4169试板进行了焊接试验,经测试脉冲直流TIG焊接头力学性能最优,采用该方法对机匣支板头通气孔附近的裂纹进行了修复试验,测试了裂纹所在支板头对应的内外环安装边的径向距离和距基面的距离,分析了热处理对焊接变形的影响.结果表明,机匣支板头通气孔附近的疲劳裂纹修复,导致机匣发生了径向伸缩和周向扭曲变形.热处理对于薄壁机匣疲劳裂纹修复后焊接应力的消减起到重要作用,可有效地减小焊接变形,保证装配精度.     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

1.IntroductionThe design of welded constructions subjected to alternating stresses, taking into account their fatiguestrength,wasbasedtillnowonthestress(S)-cycle number (N) relations (S-NWohler curves). Unfortunately,thismethodhassomelimitationsduetonotmakingallowancefortheinfluenceofthegeometricshapeofthejointonthefatiguestrengthoftheweldedstructure,especiallyatthetoeoftheweld(transitionfromtheweldfacetotheparentmaterial).Toassessthefatiguelifeofweldedconstructions,the"localapproach"hasbeen…     

等离子喷涂法改善焊接结构的疲劳性能

采用低碳钢涂层对1Cr18Ni9Ti不锈钢横向与纵向角焊缝接头进行喷涂处理,测试了涂层的显微硬度和结合强度,并分别在焊接状态和喷涂处理状态下进行疲劳对比试验.试验结果表明,等离子喷涂层的显微硬度、结合强度约为火焰喷涂层的2倍.等离子喷涂后1Cr18Ni9Ti接头疲劳性能明显改善.横向接头焊接状态试件的疲劳强度为169.8 MPa,火焰喷涂试件为186.2 MPa,等离子喷涂试件为213.8 MPa,与焊接状态试件相比,等离子喷涂试件的疲劳强度提高25.9%,火焰喷涂试件提高9.7%.纵向接头焊接状态试件的疲劳强度为91.1 MPa,等离子喷涂试件为100.4 MPa,等离子喷涂后疲劳强度提高10.2%.     

FATIGUE STRENGTH DETERMINATION OF BUTT WELDED JOINTS BY FEM

The influence of welding parameters of butt joints, made by three processes (MMA, MAGand T.I.M.E), on their geometric characteristics has been evaluated, which in turn caused a change of the fatigue strength. That fore the statistic analysis and FEM were used and a method developed in the Institute of Welding, which consist in a direct connection of parameters used during welding with the fatigue strength of joints welded by various processes. It has been proven, among others.which by using more advanced welding processes (TLM.E) the fatigue strength of welded joints can be increased in comparison to joints welded by MMA and MAG.     

基于主S-N曲线法的焊接结构虚拟疲劳试验理论与应用

讨论了焊接结构虚拟疲劳试验技术的必要性与可行性.围绕美国机械工程师协会ASME(2007)标准中公开发表的用于焊接结构疲劳寿命评估的一个新方法:主S-N曲线法,进行了理论探讨,并认为它是基于焊接结构疲劳破坏机理的,因而比基于名义应力的方法更适合被选择为焊接结构虚拟疲劳试验的核心算法.介绍了两个典型的工程应用案例.结果表明,在设计阶段,基于主S-N曲线的焊接结构虚拟疲劳试验技术,可以有效地识别复杂焊接结构上每一条焊缝上的应力集中,这对设计修改具有很好的指导意义.     

Analysis of martensite transformation behaviour in welded joint using low transformation temperature welding wire

Abstract

Low transformation temperature welding (LTTW) wire has been found to improve the fatigue strength in welded joints. In the present study, the temperature dependence of the mechanical properties in a dual phase microstructure of austenite and martensite was estimated using the properties of full austenite and full martensite in numerical analyses. A welding method effective for residual stress reduction and fatigue strength improvement was shown by applying a calculation method under transformation superplasticity and transformation induced plasticity in high strength steel welded joints. With this method, the influence of the welding pass sequence on the residual stress distribution and fatigue strength was examined in a boxing fillet welded joint using LTTW. The transformation tensile residual stress in the weld toe was decreased by sectioned welding, and the fatigue limit by sectioned welding with LTTW improved in comparison with the fatigue limit of a joint welded with conventional wire in the same process.     

一、二次补焊对高速列车用铝合金焊接接头疲劳性能的影响

6082铝合金是高速列车车体的主要材质,因其焊接时易产生气孔、裂纹等缺陷,必须进行焊接返修予以清除.深入研究补焊工艺和补焊次数对焊接接头疲劳性能的影响.通过脉动拉伸疲劳试验研究一、二次补焊6082铝合金焊接接头疲劳性能,并与未补焊的接头疲劳强度进行比较.结果表明,一次补焊后焊接接头的中值疲劳强度显著下降;二次补焊的焊接...     

Microstructure and fatigue properties of friction stir welded high-strength steel plates

The weldability of high-strength steels (HSSs) is limited by their loss of strength, toughness and fatigue properties. In demanding applications, the fatigue properties of welds are among the strictest requirements. This paper presents a weldability analysis focusing on the microstructure and fatigue properties of 6?mm thick S690 and S355 HSS plates joined by friction stir welding. Their fatigue properties are compared to design recommendations and to fatigue properties obtained with other welding techniques. Results show that the high-quality friction stir welded steel joints outperform high-quality arc welds and FAT80 design recommendations. The fatigue strength of the friction stir welded joints is increased with material yield strength. The mechanisms governing crack initiation at different maximum stress levels are discussed.     

激光冲击处理对焊接接头力学性能的影响（Ⅱ）

上文对GH3 0、1Cr18Ni9Ti焊缝进行了激光冲击处理 ,试验发现激光冲击处理提高GH3 0焊接接头强度 12 % ,但对疲劳寿命影响不明显 ;冲击提高 1Cr18Ni9Ti焊接接头强度仅为 5 % ,但提高疲劳寿命 3 0 0 %以上。为作进一步分析 ,本文测试了两种金属焊缝在有无激光冲击处理条件下的表面显微硬度分布和残余应力状态 ,并对GH3 0试件疲劳断口进行扫描电镜分析。经分析发现 ,激光冲击处理能明显提高GH3 0焊缝表层的显微硬度 ,也可以提高抗拉强度并获得较高的表面残余压应力 ,因此强化区域能抑制疲劳裂纹的萌生和扩展 ,降低裂纹扩展速率 ;但由于焊缝较宽 ,激光冲击光斑未能完全覆盖焊缝及热影响区 ,部分未冲击区域影响了疲劳寿命的提高。 1Cr18Ni9Ti在等离子焊接过程中产生相变马氏体 ,减弱了激光冲击处理产生形变马氏体对提高显微硬度的作用 ,因此对抗拉强度影响不大 ,但激光冲击处理可以使焊缝表面获得较高的表面残余压应力 ,因此能明显提高疲劳寿命。     

铝合金薄壁圆锥体结构的焊接变形

利用实物模型试驻，自动脉冲TIG焊接工艺分别研究了铝台金薄壁圆锥体结构的焊接变形及其变化规律研究结果表明，焊接后结构的变形主要表现为沿母线的纵向挠曲变形和圆周方向椭圆度变化，采用纯氨气保护，两层两道焊接时，结构的最大挠度和椭圆度变化均小于采用氩气加氦气混台保护、一道焊接时的最大挠度值和椭圆度变化。同时采用解析方法对挠曲变形进行了计算，分析了造成两种焊接工艺挠度不同的原因，从而为下一步圆锥体薄壁结构的焊接数值模拟提供验证数据，进而为最终减小和控制结构的焊接变形提供了理论和试验依据。