同管径不等厚管的焊接残余应力数值模拟

针对同径不等厚管,运用有限元模拟软件SYSWELD,获瞬时焊接温度场及焊接残余应力场,重点分析管外壁及管内壁焊接残余应力。结果表明,本模型管内壁和管外壁焊接残余应力有沿着焊缝中心线对称分布的特征,薄壁端与厚壁端相略有差异。管内壁和管外壁焊接残余应力主要表现为轴向应力和切向应力,径向应力幅值很小。对比分析管内壁及管外壁等效焊接残余应力,表明管外壁焊接残余应力较小,等效焊接残余应力峰值出现在厚壁端热影响区;管内壁焊接残余应力在根焊处较大,超过450 MPa,根焊处应力集中,为薄弱部位。     

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析,然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布.结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响,焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在,仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

翻转次数对20MnMoNb特厚管板焊接残余应力与变形影响的数值分析

基于有限元ABAQUS软件,对390mm厚20MnMoNb特厚板双U形坡口拼焊制造EO反应器管板过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察两面交替焊接时的翻转次数对特厚管板焊后残余应力与变形的影响．结果表明,特厚管板焊后发生一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大的残余拉应力,在焊缝内部为残余压应力;随着翻转次数的增加,焊接残余应力和变形均降低,但当往返翻转次数超过7次后,进一步增加翻转次数对残余应力和变形的降低作用不明显．     

Finite Element Analysis of High Temperature Piping Creep for Considering the Effect of Inner Pressure and Welding Residual Stress

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析, 然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布. 结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响, 焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在, 仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

仪表板横梁管件焊接残余应力的预测

运用有限元方法,对汽车仪表板横梁薄板结构焊接时采用断续焊的温度场及残余应力场进行了热-弹塑性数值模拟。选取局部模型并对模型进行简化,采用焊缝热影响区网格细化技术,笔者较为精确地计算出了温度场及残余应力场的分布。基于在实际焊接过程中对温度场的测定,并以此为热源载荷导入模型进行热-结构耦合计算。研究了断续焊对温度场及残余应力场的影响因素。结果表明:断续焊对母材有循环加热作用,且后焊焊缝热影响区的残余应力比先焊焊缝热影响区的大,焊接残余应力最大值出现在焊缝收弧端根部与大管母材的交界处。     

BT20钛合金激光焊接残余应力场及热处理研究

采用小孔释放法和数值模拟从对比的角度研究了B他0钛合金激光焊接和TIG焊接残余应力场的分布特点，并从理论上进行了分析。研究结果表明：在热影响区，激光焊接残余应力比TIG焊接残余应力小；但在焊缝及熔合线上，激光焊残余应力比TIG焊的大。这主要与激光焊接线能量小，塑性变形区窄有关。控制和消除激光焊接残余应力更具重要意义。经真空热处理后，激光焊接焊缝的针状马氏体转变为等轴细晶组织，焊接残余应力显著降低。     

Stellite31合金静叶片焊接残余应力的计算

采用热弹塑性有限元法，分析计算了Ｓｔｅｌｌｉｔｅ３１合金静叶片电子束焊接时焊接工艺对焊接残余应力的影响。结果表明，残余应力包括焊接本身产生的应力和由于构件约束限制焊接自由收缩而产生的约束应力。焊接方向和焊件的装夹方式对接头中的残余应力分布有较大的影响，焊缝两端附近的残余应力分布和焊接方向有关，起焊端附近焊缝中心是拉应力，崦在终焊端附近则产压应力。     

焊接工艺参数对角焊缝残余应力的影响

以Q345钢作为试验材料,研究了CO_2焊焊接机器人焊接电流和焊接速度对角焊缝焊趾及焊缝中心处残余应力的影响。研究结果表明:当焊接工艺参数相同时,角焊缝的中心和焊趾处的残余应力水平无明显差别;当电弧电压和焊接速度一定时,增大焊接电流会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平;当电弧电压和焊接电流一定时,提高焊接速度会导致焊缝中心和焊趾处的残余应力水平。可以根据热输入对焊接残余应力的影响,选择最佳的焊接工艺参数组合。     

机械振动对耐热钢薄壁零件TIG焊焊缝质量的影响

为提高耐热钢零件焊接修理质量,减小焊后变形和残余应力,避免焊后开裂等问题,通过振动焊与一般氩弧焊对比试验,研究了焊接时施加机械振动对耐热钢薄板焊缝强度、塑性、残余应力和残余变形及焊缝组织的影响,结果表明,在手工氩弧焊过程中增加振动,减小了焊后变形和焊接残余应力,改善了焊缝力学性能,有利于薄壁耐热钢零件焊接修理质量的提高。     

坡口形式对半管夹套焊接温度和残余应力的影响

半管夹套焊接时不可避免产生残余应力,容易导致其焊接部位开裂泄漏.文中对不同坡口形式的半管夹套进行焊接试验,并利用有限元软件ABAQUS对焊接温度场及残余应力进行数值模拟.结果表明,不开坡口,加热温度不足以使夹套和筒体接触界面的金属完全熔化;开2 mm平行坡口时,焊缝根部温度未达到熔点,焊缝金属流动不足以填充根部间隙,产生未焊透;开45°外坡口,能保证完全焊透,且焊缝成型较好,焊缝根部的残余应力比不开坡口降低33%,筒体残余应力整体降低35%,有利于降低应力腐蚀开裂的敏感性.在实际焊接时,应开坡口焊接,禁止不开坡口或采用2 mm平行坡口.     

应力应变、疲劳与脆断、断裂力学

压痕应变法测量焊缝应力时的近似修正方法；典型封闭环焊缝多道焊焊接残余应力的模拟分析；SS304半管夹套焊接部位残余应力三维有限元模拟；磁处理降低焊接残余应力中磁场方向的影响；16MnR钢板焊接对接接头残余应力磁记忆检测研究。     

Stellite31合金静叶片焊接残余应力的计算

采用热弹塑性有限元法，分析计算了Ｓｔｅｌｌｉｔｅ３ｌ合金静叶片电子束焊接时焊接工艺对焊接残余应力的影响。结果表明，残余应力包括焊接本身产生的应力和由于构件约束限制焊接自由收缩而产生的约束应力。焊接方向和焊件的装夹方式对接头中的残余应力分布有较大的影响，焊缝两端附近的残余应力分布和焊接方向有关，起焊端附近焊缝中心是拉应刀，而在终焊端附近则是压应力。     

弓形半管夹套焊接工艺仿真

以120°圆心角所对应的弓形半管夹套为研究对象，建立夹套与釜体简化模型，利用SYSWELD焊接软件对内外角平分线坡口及未开坡口下的夹套模型先进行传热分析，再将温度场结果输出作为残余应力场的预定义场，重点研究了半管夹套的焊接应力场的变化规律。结果表明，外角平分线坡口的弓形半管夹套根部更容易焊透，而且残余Mises应力的峰值最小；在工程中半管夹套的焊接时，应该使夹套与筒体分开一定距离，使更多的焊材能够流进焊缝处，能够减少筒体厚度方向残余应力的产生；结合焊缝3条路径上的残余应力分析得出，开外角平分线坡口的弓形半管夹套具有更好的应用性。     

压力容器六接管焊接工序对温度场、残余应力场及变形的影响

利用ANSYS有限元模拟软件和热弹塑性理论,对六接管压力容器筒体与接管处马鞍形焊缝进行数值模拟,研究接管焊接工序对焊接温度场、残余应力场及变形的影响,从而为实际生产提供参考依据。结果表明,依次对称焊完接管后的残余应力与残余变形的峰值均小于同时对称焊2个接管,同时热处理使得焊缝的残余应力和变形在一定程度上得到了改善。     

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。     

316LN不锈钢焊后热处理工艺及对残余应力的影响

在核聚变实验装置中广泛使用的316LN不锈钢材料,在焊接后出现较大的残余应力,使用焊后热处理法减少焊接残余应力。使用软件模拟计算出316LN不锈钢TTT、CCT和相组成图,获得了合理的焊后热处理工艺。结果表明,焊件平均残余应力减少幅度最大的发生在焊缝区,最小的发生在母材区。焊件沿着焊接方向,残余应力逐渐减少。     

焊接顺序对薄壁八边形管-板焊接接头残余应力的影响（英文）

考虑实际焊接中热-机械的直接耦合效应,通过热-弹塑性有限元法建立三维有限元模型来研究不同焊接顺序对薄壁6061铝合金焊件焊后残余应力分布的影响,采用单道TIG焊接实验来验证模拟结果的准确性;利用九种不同的焊接顺序来研究八边形管和底板之间焊后残余应力的分布状态。结果表明,焊缝及其附近存在的初始残余应力并不影响最终残余应力的分布;选择合理的焊接顺序可以有效降低八边形管-板接头的残余应力。     

X80钢管道焊接致氢富集及热处理数值模拟

为了探究焊后热处理对焊接残余应力及氢扩散的影响，采用Abaqus软件建立含六层环焊缝的X80钢管道模型，进行温度场、应力场和氢扩散耦合分析。结果表明，焊接产生的残余应力主要集中在焊缝区和热影响区，Mises等效应力峰值为580 MPa,已接近管材的屈服强度。管道材料内氢浓度沿着径向和轴向分布不同，但均与静水应力的分布规律相似。输氢管道焊后热处理的效果明显，可显著降低焊接残余应力、静水应力，从而降低氢富集浓度，减少焊缝处可能的氢脆现象发生。     

S355管板相切T形接头残余应力数值模拟与试验验证

管板T形接头是轨道车辆转向架构架中应用较多的接头形式之一,各类吊座等均通过该接头形式与横梁进行连接,其焊接质量直接影响着转向架的稳定性和承载能力。文中以S355低合金钢作为试验材料,利用SYSWELD有限元软件,并结合多层焊的热力耦合特征,对管板相切T形接头焊后残余应力进行了耦合计算;采用X射线衍射法对管板相切多层焊T形接头的焊后残余应力进行了测试。对比分析模拟和试验结果表明:二者结果吻合良好,为实现工艺优化设计提供了基础。对于横向残余应力,最大残余应力出现在焊趾附近,且在垂直于焊缝方向的横向应力呈现出焊缝中心受拉应力和远离焊缝的管表面一侧承受压应力;对于纵向残余应力,最大残余应力也出现在焊趾附近,并在焊缝的中心位置处出现最大值,然后沿着垂直于焊缝方向逐渐减小。     

机械复合管焊接接头残余应力分析

对端部经不同处理且管径不同的L415/316L机械复合管进行端部对焊,采用压痕法应力测试系统测量了对焊后的机械复合管外表面焊缝区、近缝区和母材区的焊接残余应力。结果表明,机械复合管外表面的焊接残余应力在焊缝区、近焊缝区及母材区都为拉应力。相同直径的机械复合管,经内堆焊处理后管道外表面在焊缝区和近焊缝区的残余应力高于经封焊处理后管道外表面在焊缝区和近焊缝区的残余应力。端部经相同工艺处理后的机械复合管,随着管道管径的增加,焊缝区和近焊缝区的残余应力增加。