顶板焊接顺序优化减小焊接变形的预测

利用热弹塑性有限元方法对材料Q345大型吊车箱形梁分段的顶板结构焊接变形进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了纵筋与顶板焊接顺序及横筋与顶板焊接顺序对焊接变形的影响,并按照"与"的关系结合两者的最优化焊接顺序形成整体焊接结构的最佳焊接顺序.对预测的最佳焊接顺序下的变形模拟值和测量值进行了对比.结果表明,两者吻合良好,最优与最差的焊接顺序得到的变形量为15.12和28.47mm,降低了47%,为实际生产提供了可靠的数值预测依据.     

液力变矩器固定块焊接残余应力的数值模拟

以液力变矩器固定块MAG焊为研究对象,建立了热-力耦合的三维模型,采用Sysweld模拟软件对不同焊接顺序、焊接方向下的焊接残余应力和零件变形进行数值模拟,分析了焊接顺序、焊接方向对焊接残余应力和零件变形的影响。通过与实际焊接变形量及热影响区域的对比,验证了模型的准确性。分析结果表明,焊缝的焊接方向对残余应力影响较大,较好的焊缝焊接方向是由外向内进行焊接。     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

机车车辆大型长直弦梁焊接变形预测

基于MSC.Marc通用有限元软件平台开发高效的增强移动热源模型，并采用热-弹-塑性有限元法和增强移动热源模型，对长度为13 832 mm的机车车辆大型长直结构焊接变形进行了数值模拟.同时测量了长直结构的焊接变形，并与数值模拟结果进行比较，验证了所开发的有限元计算模型对长直结构焊接变形的准确性与可行性，随后，采用所开发的计算方法分析了不同焊接顺序对机车车辆大型长直结构焊接变形的影响.结果表明，焊接顺序对焊接变形的模态和大小均有显著影响，通过调整焊接顺序能够大幅减小焊接变形，试验结果指导了大型长直结构的实际生产，并且缩短了工艺开发周期.     

基于Sysweld的汽轮机低压缸侧板焊接变形数值模拟

依据Sysweld热弹塑性有限元理论,采用"局部-整体"映射法对汽轮机低压缸侧板进行焊接数值模拟,模拟计算出四种不同焊接顺序下的焊接残余变形,分析出结构的最优焊接顺序,指导侧板的实际焊接并将实际焊后变形与模拟焊接变形比较,吻合良好。为大型复杂结构和汽轮机实际生产提供了理论依据,并为大型结构的焊接提出了一种高效的数值模拟技术路线。     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。     

铝合金薄板MIG焊焊接变形仿真预测的工程应用

铝合金薄板因其材料和结构的特殊性,其焊接变形很难控制,由此造成的焊接质量问题一直是轨道交通行业的焦点问题,文中以MIG焊制造铝合金车体薄板为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的仿真预测,基于成熟的移动热源法,以分段温度函数法的高效计算方法,模拟了2.2 mm厚度车体端墙顶板的焊接过程,得到了焊接仿真熔池和焊后变形数值,与实测变形值误差在20%以内.结果表明,仿真熔池形貌与焊接熔池形貌基本吻合,反变形及仿真结构与现场焊接趋势吻合,控制压臂力度、压头位置、焊接顺序、反变形量等参数优化了端墙顶板的焊接工艺.     

反向变形约束在梁类件焊接变形控制中的应用

为减小梁类件焊后变形,通过施加反变形量来控制焊接变形。以某车型横梁为例,首先分析未采取反向变形约束状态下横梁的焊接变形,得出横梁在自由状态下的焊接变形规律及数值,并进行实物验证;然后预设了5种反向变形约束方案,分别进行模拟分析,并通过数值模拟寻优,确定出最佳反变形量施加的位置和量级。结合分析结果,以试制的方式对所提及的算法进行验证,并制作一套柔性焊接工装夹具,在反变形施加位置加紧约束,通过调整夹具上垫片厚度来调节反变形的施加量。通过实物验证,当反变形量为4 mm时,焊后变形量在1 mm以内,与模拟分析结果吻合。该方法可有效控制梁类件的焊后质量。     

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%.     

基于弹性反变形法的连接杆焊接变形控制

基于热-机耦合热弹塑性有限元理论,利用MARC有限元分析软件对连接杆的焊接变形进行数值模拟,并进行焊接试验. 将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者基本吻合,误差仅为4.8%,验证了有限元模型建立的准确性. 在此基础上,自行设计了弹性反变形工装. 对有反变形工装的连接杆进行数值模拟,并将最佳工艺参数应用于试验中,得到了理想的焊接样件. 结果表明,当未采用反变形工装时,连接杆的最大焊接变形量为9.85 mm;当采用反变形工装且中间和两侧弯环的下压量分别为7,4 mm时,最大的焊接变形量减小至1.73 mm,降低了82.4%,有效的控制了焊接变形.     

中厚板T形接头焊接顺序的模拟研究

采用数值模拟方法,通过建立中厚板T形接头有限元模型,研究了七种焊接顺序对焊接变形和残余应力的影响。基于模拟分析结果可知,对于中厚板T形接头,不同焊接方案产生的变形均较小,焊接顺序对焊接变形的影响较小,但合理的焊接顺序可以有效减小残余应力峰值。焊件的残余应力既与热输入的时间有关,又与热输入的值相关,这为实际焊接提供了参考。     

基于Simufact关键结构的关键焊缝优化

针对厚板手工焊接过程中出现的变形不稳定、一次超声波探伤合格率低、返修量大的问题,基于Simufact数值仿真平台,对厚板手工焊接改为机械手焊接并对焊接顺序对焊接变形的影响进行了研究。通过对热弹塑性有限元法计算数据的充分分析,得出最优的焊接顺序方案,为确定合理的焊接变形控制方法提供理论和数据支撑依据。在实际应用中,焊接变形数据与仿真结果一致性达到90%以上,为项目的顺利生产、成本的压降、焊接质量的提高提供有力支持。     

基于固有应变法的地铁侧墙FSW焊接变形仿真

针对地铁列车铝合金地铁侧墙焊后变形问题,基于顺序热力耦合法和固有应变法,建立了完整的6005A-T6铝合金地铁侧墙搅拌摩擦焊有限元模型,并对其焊接变形进行仿真预测。首先,运用组合热源和顺序热力耦合方法,对侧墙局部结构进行三维热弹塑性有限元分析,提取结果并计算固有应变;然后采用固有应变法对全尺寸地铁铝合金侧墙模型进行弹塑性计算,获得地铁侧墙结构的焊接变形结果,并与实际测量值进行对比分析。结果表明,模拟计算得到的焊接变形趋势与实验结果相同,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在20%以内,为地铁侧墙的实际生产提供了理论依据。     

航空发动机转子组件电子束焊变形预测

航空商用发动机组件尺寸精度要求较高,且组件焊接后盘心位置不能进行机械加工,因此采用数值模拟的方法对转子组件进行焊接变形预测. 试验将基于热弹塑性理论计算提取固有应变数值;通过理论计算得到GH4169合金电子束焊缝的固有应变值,分析焊接工艺参数对焊缝固有应变的影响规律;建立结构件模型,分析焊接工艺、焊接顺序及工装条件下组件焊接变形. 结果表明,相比于第一,第二和第三级盘,第四级盘心轴向变形最大,且通过增大扫描速度和改变约束方式的方法可以有效减小焊接变形,从而完成对转子组件焊接变形进行预测和控制.     

铝合金模板焊接变形数值模拟

基于有限元软件SYSWELD,数值模拟铝合金模板结构在不同焊接顺序下的焊接变形,通过对焊接热源、温度场和焊后变形的模拟与试验,验证了模型的可靠性。分析了不同焊接顺序对铝模板结构焊接变形量的影响规律,研究表明,构件在厚度方向(z向)均产生正V形的角变形,由外侧向中心对称焊接的焊后变形量最小,x、z方向最大变形量分别为0.238 mm和1.270 mm。     

基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验

球冠结构在焊接过程中产生的焊接变形是关系到结构安全性能的重要指标.为了保证球冠焊接构件的可靠性,准确推断球冠结构焊接变形,有必要针对球冠结构的焊接变形进行数值试验分析.基于大型有限元软件ABAQUS开发相应的焊接程序,对焊接过程中温度场、结构变形进行了数值模拟,并将模拟结果与相关理论值及试验值进行对比分析.结果表明,数值试验结果与理论结果基本吻合,满足工程要求.在此基础上,对球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接变形随球冠壁厚、焊接坡口形式及焊接顺序的变化规律,为控制结构的焊接变形提供了依据.     

焊接顺序对Cr13型抗磨板表面堆焊变形的影响

基于热弹塑性有限元法,在仅考虑单向耦合的基础上,建立了抗磨板表面堆焊情况下的有限元计算模型,并对三种不同焊接顺序下的温度场、应力应变场进行了数值模拟,分析了焊接顺序对抗磨板表面堆焊变形的影响规律.结果表明,不同焊接顺序下导叶轴孔圆周度变形程度不同,与水平面间隙大小不一,焊后最大残余应力位于螺栓孔处,且最大残余应力沿螺栓孔周向呈正弦分布.综合比较,焊接顺序3引起的焊接变形小,且焊后残余应力分布均衡,有利于提高抗磨板的可靠性和安全性.模拟结果为Cr13型抗磨板实际焊接修复时的焊接顺序选择提供了理论依据.     

大面积拼焊平台结构的焊接变形预测

为了对大面积厚板拼焊平台结构进行焊接变形预测,首先进行了缩比件焊接试验,并测试了焊接过程中的角变形,然后进行了实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件的焊接数值模拟,验证了焊接有限元模型输入的准确性及焊道集中分组方案的合理性;最后根据建立的焊道集中规则建立了平台结构的焊接有限元模型,进行了焊接变形的预测.结果表明,实际焊道数量及焊道集中分组后缩比件焊接角变形的数值模拟结果与测试结果一致,角变形约为1.6°,验证了将实际焊接工艺中15层27道简化为5层5道的焊道集中方案的准确性;平台结构的焊接变形表现为局部下塌或上凸的面外变形,是由上下坡口不对称产生的焊接角变形及底部钢架支撑作用共同产生的,面外变形范围为−5.2 ~ 4.4 mm.     

薄不锈钢板激光焊接变形分析及控制

为了预测薄不锈钢板激光焊接变形量,并根据预测值采取措施来减小焊接变形,先要分析焊接过程中刚性约束作用、刚性约束和反变形同时作用两种条件下的残余塑性应变,用残余塑变理论计算焊接变形,再把计算值作为预变形量来设计专用夹具。在焊接前对工件施加对应量的反变形,进行激光焊接实验,再用三坐标测量仪测量焊接件。实验结果表明:通过使用夹具对整个工件进行刚性约束和反变形约束,变形量明显减小,跟用残余塑变理论计算出的值基本吻合,工件满足焊接要求。通过对实例的分析,表明对于简单构件的激光焊接,残余塑变理论可以用来预测变形,反变形法是控制焊接变形的有效方法。     

焊接变形的数值仿真及其在SS7E机车焊接构架中的应用

基于焊接收缩力理论，本文提出了一个预测焊接变形的数值新方法。该方法的本质是将每条焊缝的收缩力视为焊接结构有限元数值计算模型中的初应力，从而可以用数值手段计算因焊缝收缩而产生的结构焊接变形。用这种方法，对SS7E电力机车构架侧梁焊接变形进行了数值预测，预测结果与实测变形值相当吻合，这不仅证明了该方法的有效性，同时也为构架焊接质量控制提供了重要的数值手段。