考虑收缩补偿量的升船机承船厢厢体焊接变形控制技术

为了提高升船机承船厢厢体的整体稳定性，需要控制升船机承船厢厢体焊接变形。为此，提出考虑收缩补偿量的升船机承船厢厢体焊接变形控制技术。利用ANSYS软件建立了升船机承船厢的有限元模型，并确定了荷载条件和约束条件。基于有限元模型分析升船机承船厢焊接温度场，考虑收缩补偿量，结合能量守恒定律和傅里叶传热定理建立升船机承船厢的焊接热平衡方程。通过多元线性回归方法对升船机承船厢厢体焊接工艺参数展开单变量参数分析和多变量参数分析，拟合升船机承船厢焊缝横向收缩量与焊接工艺参数之间的关系。结果表明，升船机承船厢焊缝横向收缩量受焊层数量、对接缝隙宽度和钢板厚度的影响较大，可通过控制上述参数有效抑制升船机承船厢厢体的焊接变形，提高升船机承船厢结构的整体稳定性。     

焊接顺序对升船机承船厢结构变形的影响研究

升船机作为航道上水位落差较大位置的船舶通航建筑物,其承船厢结构复杂,焊接加工难度较大。本文首先利用有限元软件ANSYS Workbench计算不同焊接顺序下承船厢主横梁结构变形,对主横梁纵向、横向、垂直向三个方向的焊接变形情况进行分析。纵向收缩变形采用预留收缩变形量来达到设计要求,横向和垂直向采用设计的焊接顺序方案E(焊接顺序:下翼板-隔板-内外腹板-上翼板)可获得较小的焊接变形,并满足设计要求。然后进一步通过工程实际应用验证。本文所提出的方法能够较好地控制承船厢结构的制造变形,同时能够大大提高生产效率并降低生产成本。     

亭子口升船机承船厢厢头焊接变形分析与控制

亭子口升船机是我国现今最大尺寸钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式升船机,承船厢是升船机重要组成部分,为大型钢制槽型薄壁结构。本文针对承船厢厢头不规则结构的焊接变形大、尺寸精度控制难等问题,采用固有应变法对不同焊接顺序的变形大小进行了计算,获得该结构横向、纵向及垂向的收缩补偿量,以此对焊接顺序和拘束位置进行了优化,使焊接变形得到有效控制,减少了厢头不规则结构的现场修正工作,提高了焊接质量和生产效率。     

DP780高强双相钢激光拼焊接头GTN损伤模型参数标定

为了获得DP780高强双相钢激光拼焊接头的模拟参数，根据混合法则对激光拼焊接头进行区域细化，采用ABAQUS有限元仿真软件对母材、焊缝和纵向接头的拉伸实验以及极限拱顶高度实验进行了有限元建模，依据拉伸实验的工程应力-工程应变、拉伸试样断裂位置及拼焊板断裂失效模式结果并结合有限元反推法，确定了接头各区域的GTN损伤模型参数，从而对横向接头的拉伸实验和极限拱顶高度实验进行了模拟。结果表明：不同热输入下接头的拉伸实验曲线与模拟曲线、模拟断裂位置与实际断裂位置较吻合；拼焊板失效时的极限拱顶高度值与实验值相接近；拼焊板失效模式与实验结果相一致。     

基于GTN损伤模型的双相钢激光拼焊板冲压成形失效行为研究

建立了模拟拼焊板冲压成形失效的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤模型,用有限元反推法确定了接头各分区的损伤参数。对不同热输入拼焊板进行了极限拱顶高度有限元模拟,分析了其变形和断裂失效行为。结果发现:基于GTN损伤模型的极限拱顶高度试验有限元模拟能够获得较为准确的拼焊板冲压成形性能,并反映拼焊板的软化区或焊缝两种断裂失效模式;低热输入拼焊板冲压成形初期的高应力三轴度有利于减缓软化区的变形过程,起到"约束"软化区变形的作用,焊缝区最先发生断裂失效。     

轿车拼焊板板厚对胀形成形的影响

汽车不等厚拼焊板由于其板厚的分布不同,制造成形的不均匀是目前拼焊板应用中的一大问题,本文从胀形成形入手,建立了拼焊板胀形试验模型及其有限元仿真模型,通过试验对有限元模型进行修正使其结果符合试验模型的结果,并结合有限元模型分析结果对不同板厚拼焊板的塑性变形能力进行了研究和讨论,着重分析了板厚相同和板厚不同拼焊板在厚度分布、成形极限图方面的差异,并解释了造成这种差异的原因.     

激光拼焊板焊接工艺及焊后的力学性能

基于ABAQUS有限元软件建立热力耦合分析模型,利用锥形热源模型对拼焊板激光焊接进行模拟,分析得出拼焊板激光焊接过程中温度场、应力场以及焊后残余应力场的分布规律;基于有限元模型,进行单向拉伸模拟并分析卸载后残余应力变化规律,通过解析模型对焊后拼焊板单向拉伸试件宏观拉伸力进行分析;在不同工艺参数下,结合数值模拟与实验对焊接质量进行研究,得出合理工艺参数范围,为后续分析拼焊板材料性能波动、拼焊板焊接实验及拼焊板自由弯曲回弹控制奠定了基础。     

拼焊板等离子体弧柔性成形数值模拟

采用等离子体弧作为热源对低碳钢差厚拼焊板进行弯曲成形研究,并利用有限元分析软件ANSYS对差厚拼焊板进行弯曲成形模拟。通过分析匀速恒功率热源、变速恒功率热源及匀速变功率热源扫描差厚拼焊板的温度梯度和应力分布,给出了一种较好的拼焊板热成形方法,最后通过试验对有限元分析结果进行了验证。     

地板结构焊接过程有限元分析及 工序优化

在轨道车辆铝合金车体中,地板是典型的铝合金挤压型材拼焊结构,其焊后易产生较大的残余应力,并伴随鼓包、扭曲等焊接变形,增大了车体各组件之间的装配难度,降低地板承载能力。首先通过建立基于"热弹塑性法"的热-力耦合有限元模型并进行计算,获得了地板结构焊后残余应力场以及焊接变形的分布。随后将残余应力的模拟结果与试验结果进行对比,发现模拟与试验结果变化趋势具有一致性,验证了所建模型的准确性。最后,针对地板结构不同的焊接顺序进行了仿真对比分析,得到了焊接变形和残余应力最小的焊接方案,为焊接实践提供指导。     

激光薄板拼裁焊过程温度场和应力应变场的数值模拟

对激光薄板拼焊过程中的温度场和应力应变场有限元分析问题进行了研究。采用基于ANSYS大型通用有限元分析软件平台，使用其提供的APDL语言工具进行开发设计。从有限元分析过程中的建立计算模型、温度场分析及应力应变场分析3个紧密相关的方面，对薄板激光拼焊过程的数值模拟进行了讨论。     

大型升船机承船厢底铺板焊接顺序对焊接变形的影响

利用固有应变法对不同焊接顺序的大型升船机承船厢底铺板横向、纵向变形量和扰度进行了模拟。结果表明,面板与横梁焊接时采用对称施焊可降低结构的扰度变形量,面板与次梁焊接时采用由外向内的对称焊接顺序可有效降低各方向的焊接变形。两侧横梁腹板向外扩张,面板发生收缩变形,底铺板整体结构发生弯曲变形。在实际焊接时,通过对两端横梁腹板加以拘束,对横梁腹板和面板进行反变形处理,达到了底铺板的精度控制要求。     

激光拼焊板成形性能的数值模拟研究

在拼焊板的数值模拟研究中,如何建立准确的焊缝模型是一个亟待解决的难题。本文通过对母材和拼焊板进行拉伸实验获得拉伸实验数据,并基于等应变假设条件和力平衡条件方程,计算得到拼焊板焊缝的力学性能参数,建立了4种不同的焊缝模型。采用有限元模拟软件Dynaform,分别对4种不同焊缝模型进行拼焊板杯突试验数值模拟。通过对4种焊缝模型模拟结果中杯突值、开裂位置、主应变和试验得到的相应值进行比较,验证了精确焊缝模型的实用性。     

基于BP-GA的拼焊板拉深成形工艺优化

基于BP神经网络与遗传算法建立了多目标优化模型,对拼焊板拉深质量评价指标进行详细分析,提出了一种改进的拼焊板拉深成形多目标优化函数。将所建立的BP-GA模型用于某车型中柱拼焊板拉深成形,将有限元分析结果作为训练样本,得到模型最大厚度、最小厚度(拼焊板两侧),以及焊缝移动最大误差3.23%、6.16%、0.47%、2.64%、6.65%。利用遗传算法寻找最佳的工艺参数,实验证明,基于BP-GA的拼焊板拉深成形工艺优化模型,能够对生产实践提供有效指导。     

亭子口升船机承船厢主纵梁焊接变形分析与控制

亭子口升船机是我国现今最大尺寸的钢丝绳卷扬全平衡垂直提升式升船机。针对升船机承船厢主纵梁焊接变形大、尺寸精度控制难的问题,采用固有应变法对主纵梁不同焊接顺序的变形量进行了计算,获得了该结构的收缩补偿量。通过增加加强梁、内外腹板间的肋板和垂向拘束梁,提高了该结构的整体刚度,使主纵梁结构的变形得到有效控制,减少了焊接变形的现场修正工作。     

重卡结构件激光-GMAW复合焊接变形数值模拟研究

利用热弹塑性有限元分析，对材料为Q235钢的重卡结构件激光-GMAW复合焊接的温度场及焊接变形进行数值模拟计算。将平面高斯热源与高斯倒锥体热源结合，建立了适用于激光-GMAW复合焊接的组合热源模型，计算所得的焊缝横截面形状和尺寸与试验吻合较好。对于整个焊接结构的焊接顺序分成多个部分进行规划，包括了两个待焊面的整体先后顺序、局部的焊接起始位置以及焊接路径选择，焊接路径包括顺序焊、分步退焊、跳焊。在结构上选取4条关键路径，并将路径上各点的z方向位移量进行标准差计算，并取平均值，作为整个结构z方向变形程度系数，建立了针对具有复杂变形趋势和变形分布的焊接结构的变形严重程度定量评估方法。将各步骤内的最优方案进行结合，最终得到的最优焊接顺序方案为先焊A面后焊B面，且B面采用跳焊路径，3号位置作为焊接起始位置。最优方案焊接变形程度系数为0.2 mm，与最差焊接方案相比，焊接变形程度系数降低了28.6%。     

焊缝对激光拼焊板成形过程的数值模拟影响研究

介绍了国内外对拼焊板数值模拟时不同建模方法.通过采用ABAQUS/Explicit软件对典型件差厚拼焊板盒形件进行拉深模拟,研究了焊缝性能和形状对有限元模拟结果的影响.拼焊板有限元模型采用3种焊缝处理方式:忽略焊缝;焊缝采用壳单元;焊缝采用实体单元,焊缝形状简化为梯形,3种模型中母材都为壳单元.比较3种模型下材料流动和焊缝移动量,并且与试验进行对比,最终得出焊缝性能对模拟结果影响很小,但焊缝形状对模拟结果影响较大,考虑焊缝形状的拼焊板模型与试验能够较好地吻合.     

激光薄板拼焊过程温度场和应力应变场的数值模拟

对激光薄板拼焊过程中的温度场和应力应变场有限元分析问题进行了研究.采用基于ANSYS大型通用有限元分析软件平台,使用其提供的APDL语言工具进行开发设计.从有限元分析过程中的建立计算模型、温度场分析及应力应变场分析3个紧密相关的方面,对薄板激光拼焊过程的数值模拟进行了讨论.     

盒形件拼焊板成形性能研究及模具设计

拼焊板由于两侧材料差异导致成形性能下降。利用有限元模拟分析得到,采用焊缝夹紧装置能提高拼焊板成形性能。根据有限元分析结果,设计了具有液压夹紧装置的盒形件模具,并进行了实验研究。结果表明:有限元模拟能准确模拟拼焊板成形过程,带焊缝夹紧装置的模具能提高拼焊板的成形性能。所设计模具操作简单、可靠,可为同类模具设计提供参考。     

焊接顺序对钛合金H型单桁条结构残余应力分布的影响

利用有限元分析法模拟计算了不同焊接顺序下TC4钛合金H型单桁条结构双激光束双侧同步焊接过程的应力应变场,对三种焊接顺序下焊后应力分布进行了对比分析。研究表明:不同焊接顺序下,钛合金H型单桁条结构的始焊、终焊位置以及焊缝附近均存在较高的应力水平,随着远离焊缝区,残余应力呈降低趋势。当焊接顺序为自蒙皮中心焊至边缘时,焊后应力水平最低,其中峰值纵向拉应力和横向拉应力分别达到了970MPa和182MPa,说明该焊接顺序为最优方案。     

差厚拼焊板U形件的回弹规律及控制的研究

采用有限元仿真技术,对具有横向焊缝的差厚拼焊板U形件的回弹进行了研究.结果表明,在恒定压边作用下,拼焊板在成形过程中薄侧的回弹量大于厚侧,随着厚度差的增大回弹量的差值也在增大.并且从拼焊板厚度方向上的分布情况对该规律进行了分析.基于薄/厚侧变形均匀的思想,提出了在分段压边圈作用下的变压边力方案;采用改进的简化2-D截面模型,分析了控制回弹量的拼焊板薄厚两侧所需压边力关系式,并将该关系式在汽车覆盖件轮毂包的生产实际中得到应用.