THE FINITE ELEMENT ANALYSIS OF HEAT FIELD OF METAL SHEET DURING ELASTIC-PLASTIC DEFORMATION

本文应用有限元方法计算薄金属板材在弹塑性变形过程中产生的温度分布.设热传导系数在小变形时不变,采用Kelvin热传导方程式,通过有限元方法计算的热场结果与采用红外热成象测量的结果符合较好.这表明,由弹塑性变形产生的热效应能使用有限元方法来计算.     

采用热弹塑性有限元方法预测低碳钢钢管焊接变形

用有限元分析软件ABAQUS Code开发了用于模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形的热弹塑性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型,预测了低碳钢钢管多层焊接时的温度场和焊接变形,并通过试验验证了所提出计算方法的精度和有效性.结果表明,在多层焊接条件下,采用有限元方法计算得到的焊接变形与试验结果十分吻合.     

高铁道岔垫板矫正量计算方法

针对高铁道岔垫板因焊接应力产生弯曲变形的矫正工艺,采用弹塑性力学理论分析方法,研究了矫正过程中弹性变形、弹塑性变形以及卸载等3个阶段载荷与弯曲挠度关系,提出一种高铁道岔垫板矫正量计算方法.通过有限元软件模拟了垫板在不同载荷条件下弯曲挠度的变化,并进行了矫正实验.结果 表明,模拟结果与理论计算结果的误差小于6.54％;根...     

高阶单元在焊接热弹塑性有限元分析中的应用

为研究高阶单元对热弹塑性有限元分析中变形的影响,建立了不同网格尺寸、单元阶次的三维有限元模型,利用通用有限元软件ABAQUS对CO2气体保护堆焊过程进行热弹塑性有限元分析,比较线性单元和二阶单元在温度和变形的计算精度及时间.结果表明,二阶单元能够更好地反映焊接区域的变形特点,焊接变形的计算结果与试验结果更加接近;单元阶次仅对应力应变场分析有较大影响,对于温度场计算结果影响不大.     

高阶单元在焊接热弹塑性有限元分析中的应用

为研究高阶单元对热弹塑性有限元分析中变形的影响,建立了不同网格尺寸、单元阶次的三维有限元模型,利用通用有限元软件ABAQUS对CO₂气体保护堆焊过程进行热弹塑性有限元分析,比较线性单元和二阶单元在温度和变形的计算精度及时间.结果表明,二阶单元能够更好地反映焊接区域的变形特点,焊接变形的计算结果与试验结果更加接近;单元阶次仅对应力应变场分析有较大影响,对于温度场计算结果影响不大.     

拉拔成形的弹塑性有限元分析

应用有限变形弹塑性有限元法拉拔成形。提出了当采用修正牛顿法时可应用过量修正技术加速其收敛效果，为有限变形弹塑性有限元方法的应用提供了新的计算方法。实例计算在不同的拉拔工况下工件内部应力分布的情况，并获得工件拉拔的最佳成形条件。     

SUS304不锈钢薄板GTAW对接接头焊接变形的有限元预测

采用三维热弹塑性大变形有限元方法模拟1.5 mm厚SUS304不锈钢薄板GTAW对接接头的变形,考虑焊接温度场的演变,分析了热诱导变形产生的原因.最后比较了焊接变形的模拟结果与实测值,发现两者比较吻合,证明预测结果具有一定的可信度.     

拉拔成形的弹塑性有限元分析

应用有限变形弹塑性有限元法拉拔成形。提出了当采用修理牛顿法时可应用过量修正技术加速其收敛效果，为有限变形弹塑性有限元方法的应用提供了新的计算方法。实例计算在不同的拉拔工况下工件内部应力分布的情况，并获得工件拉拔的最佳成形条件。     

薄壁低碳钢管焊接变形的数值模拟

基于泛用软件ABAQUS,开发了适用于模拟熔化焊产生的温度场、应力场和应变场的热弹塑性非线性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型和采用双椭球高斯体积移动热源,对低碳钢薄壁钢管的焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟.同时还采用焊接机器人实际进行了低碳钢薄壁钢管的焊接,并实测了钢管的焊接变形.结果表明.数值模拟得到的变形和...     

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借助非线性有限元软件Marc,采用弹塑性有限元方法对十八辊轧机辊系进行了模拟,计算模型对辊系的弹性变形与带钢的弹塑性变形按照接触问题进行耦合分析。利用此模型,得出了轧制力对辊系弯曲变形的影响以及辊系弯曲变形沿轧件宽度方向的分布,并分析了轧机工作辊的不同方向弯曲变形情况,由对计算结果的分析可以为该轧机的辊系设计提供理论依据。     

大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS,对大型复杂结构采用组合焊道、不同类型单元混合使用的等效简化,建立三维有限元模型.在不影响计算精度的前提下,采取一系列减少计算量,增强收敛的措施,成功地克服了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难的问题,完成了对大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析,预测了结构的焊接变形.结果表明,在结构刚度小的部位,施加合适的支撑,能有效减小结构的焊接变形,为控制焊接变形提供了很好的理论依据.     

薄板TIG堆焊屈曲变形的预测

针对TIG堆焊所引起的薄板复杂屈曲变形问题,采用基于热弹塑性理论的有限元法建立薄板焊接变形预测模型,提出了数字图像相关法对预测屈曲模型进行试验验证并设计了薄板焊接变形检测试验装置. 结果表明,基于数字图像相关技术的非接触变形检测方法能够全场动态获取堆焊屈曲变形数据,全面验证了焊接变形有限元预测模型,基于高斯热源模型、非线性瞬态热传导边界条件、材料高温性能参数等的热?力耦合热弹塑性预测模型具有较高的精度.薄板焊接变形冷却后呈马鞍形,结合动态温度场与应力场,对揭示焊接马鞍形屈曲变形机理具有重要的意义.     

GH4169合金惯性摩擦焊接头温度场显式有限元数值模拟

借助ABAQUS/Explicit显式有限元模拟软件,采用热力耦合方法,建立了GH4169高温合金管状工件三维弹塑性有限元大变形计算模型.考虑了计算设置中质量放大因子(mass scaling)对飞轮转动惯量的影响,确定了放大因子与转动惯量缩小倍数之间的相互关系.在此基础上对整个焊接过程工件的温度场进行了综合分析.结果...     

板壳单元在焊接热弹塑性有限元计算中的应用

基于有限元软件Abaqus,采用板壳单元对薄板对接焊进行热弹塑性数值模拟. 建立具有截面积分特性的板壳单元二维有限元模型,采用高斯面热源与均匀体热源组合的混合移动热源,考虑材料随温度的变化特性,对薄板的接温度场与变形场进行了计算,并与相当网格尺寸的三维实体单元计算结果进行了对比. 结果表明,板壳单元与实体单元计算所得温度场与变形结果比较一致;采用非均匀板厚模拟加强高的板壳单元能够进一步改进焊接变形预测结果;在保证计算精度的条件下,板壳单元比实体单元具有更高的计算效率,计算结果为改进大型结构焊接变形预测方法提供了参考意义.     

基于动态子结构的三维焊接残余应力变形数值模拟

焊接残余应力和变形三维弹塑性有限元模拟由于是高度非线性的热力耦合过程而计算非常耗时.为提高计算效率,采用动态子结构方法来计算焊接残余应力和变形.考虑焊接过程中只有焊缝和热影响区的小部分区域在焊接热源作用下呈现高度非线性,而其余区域受热源的影响小,将整个模型的三维弹塑性计算问题处理为窄小的焊缝和热影响区为局部非线性弹塑性区,其余大部分非焊接区域作弹性子结构的计算问题;且随焊接热源的移动,子结构不断变化.结果表明,动态子结构方法能显著提高计算效率,并能保证焊缝和热影响区的残余应力分布与全模型计算结果接近.     

基于收缩应变法的地铁铝合金地板FSW数值模拟

为解决地铁铝合金地板搅拌摩擦焊接焊后变形问题,基于顺序热力耦合法与收缩应变法,建立了6005A-T6地铁地板搅拌摩擦焊有限元分析模型。在建立焊接过程等效热源模型基础上,采用顺序热力耦合法对地板局部结构进行热弹塑性有限元分析,计算出平均收缩应变;利用收缩应变法对地板整体进行一次弹塑性计算,对比分析得到的地铁地板整体焊接变形结果与实际测量值。结果表明:有限元计算得到的焊接变形趋势与实际测量结果的一致性较高,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在0.5 mm以内,验证了收缩应变法在大型构件搅拌摩擦焊接过程仿真中应用的可行性,为地铁地板等构件实际生产中焊接变形的控制提供了有效的方法以供参考。     

拨叉加工弹塑性变形矫正技术研究与分析

针对拨叉在加工过程中所产生的弹塑性变形问题,提出利用动头的超声振动运动对拨叉的加工弹塑性变形进行矫正。首先,利用弹塑性理论对拨叉的变形机理进行分析,并通过有限元仿真得出了拨叉的弹塑性变形规律曲线。然后,采用二分法计算拨叉变形矫正参数,并获得了拨叉弹塑性变形矫正的规律性曲线,建立了拨叉变形矫正的数学模型;提出了超声振动矫形的方法,并对超声振动系统进行了设计,利用ANSYS Workbench对超声振动系统进行模态仿真分析,得出系统最佳工作频率为20 kHz。最后,对振动矫形系统的矫形效果进行了分析,验证了振动矫形方法的可行性与合理性。     

板材取样剪剪切过程数值模拟及实验研究

金属板材剪切过程是一种复杂的弹塑性大变形过程,本文根据板材剪切过程变形特点,利用ANSYS/LS - DYNA建立了金属板材取样剪剪切板材的有限元模型,进行了弹塑性有限元分析.通过仿真计算,获得了板材剪切过程的应力-应变状态,变形和力能参数,并在某钢铁集团公司取样剪上对剪切力进行了测试,结果表明,有限元模拟结果可靠,可作为取样剪的设计制造的依据.     

EH36钢薄板对接焊接变形数值模拟

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元法研究了EH36钢薄板焊接变形问题。通过建立三维高阶单元有限元模型和采用混合热源,对EH36钢薄板对接焊过程进行数值模拟,并开展相关焊接试验,实测了薄板的焊接变形。结果表明:数值模拟得到的焊接变形与试验值基本吻合,证明了该数值计算方法的可靠性和高阶单元在热弹塑性有限元分析中的高效性;薄板焊接后发生显著的面外变形,应予以控制。     

超薄快速铸轧轧制压力分布计算

针对快速超薄铸轧材料、几何、摩擦等多重非线性,将铸轧辊与板坯之间的力学行为视为热弹塑性接触问题,应用无网格-有限元耦合方法建立了计算模型,该模型较好地解决了板坯剧烈变形有限元网格畸变问题.对轧制过程中轧制压力分布进行了分析,得到其分布规律为轧制压力在变形区中间区达到最大值,而在入口和出口处逐渐减少.计算结果基本与实测结果吻合,说明该计算模型和计算是比较有效和可靠的.