冷凝罐接管与筒节焊接应力的有限元分析

通过ANSYS有限元软件,对冷凝罐接管与筒节多层焊的焊接过程进行了数值模拟,针对马鞍形接头的空间轨迹编写了沿焊道移动的热源方程,并采用逐层激活与逐步激活的生死单元技术实现了接头的熔敷过程模拟,使模拟与实际施焊过程相符。通过模拟研究了焊接过程动态温度场、应力场和焊接残余应力的分布状况。结果表明:焊接残余应力主要集中在接头的焊缝区和热影响区,周向应力与径向应力均在内层焊道中较高。在焊缝外表面沿接管周向应力为拉伸应力,其余为压应力,内表面三向均为拉伸应力。筒节一侧的焊趾与焊根部位应力较高,且为三向拉伸应力,是裂纹易发部位。本研究所建立的沿马鞍形轨迹移动的热源方程能用于该类接头的焊接过程研究。     

16Mn钢U形焊接接头残余应力和变形

利用有限元分析软件ANSYS/APDL语言编写程序,选用U形焊接接头,采用生死单元方法的热源加载模式,进行多步循环,实现了焊接全过程残余应力场的三维动态模拟,获得了焊接接头残余应力和残余变形的分布规律;采用CO2气体保护焊对16Mn钢U形焊接件进行焊接,得到了焊接接头冷却后最终的残余变形情况,仿真结果与实验所得的规律相吻合,为进一步研究和消除焊接残余应力和应变提供了依据。     

钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型

建立了两种钛合金平板电子束焊接应力场的数值分析模型，针对4mm厚的TC11钛合金平板试件，计算分析不同计算模型对电子束焊接残余应力的影响。结果表明厚度为4mm的平板电子束焊接接头，在焊缝及其近缝区很窄的区域内，存在着数值接近材料屈服极限的纵向残余拉应力，而表面横向残余应力则为压应力，且残余应力在厚度上也呈不均匀分布，数值计算模型应根据研究问题的特点来选取。     

钛焊接接头的残余应力

纯钛在海洋环境中具有优良的耐蚀性和耐生物附着性。用于凝汽器的海水冷却管在船舶上使用涉及到纯钛焊接板骨架构件的船舶结构材料时，其焊接残余应力对疲劳强度、压曲强度的评价很重要。即在疲劳行为上，拉伸的残余应力呈现出使平均应力增大的相同效果，从而使测得的疲劳强度偏低。对角焊焊接的板骨结构，焊接部位存在着残余应力，与之平衡在所围骨架的板中央附近产生了压缩残余应力，这种残余应力使压曲负载下降。但对纯钛的焊接接头残余应力缺乏研究，因此，日本学者为了评价纯钛焊接构件的疲劳、压曲强度，对纯钛的焊接接头残余应力进行…     

基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析

为提升钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析的全面性,提出基于BIM-Tekla的钢结构框架梁柱焊接接头残余应力有限元分析。该方法首先对钢结构框架梁柱有限元建模时的热应力、生热率及屈服强度等参数进行计算;基于BIM-Tekla平台,完成钢结构框架梁柱焊接接头有限元模型的建立;根据建立的有限元模型,确定梁柱焊接接头残余应力值与不同温度、位置、角度、路径、材料参数之间的关系,获取钢结构框架梁柱不同焊接接头残余应力值分布,从而实现对钢结构框架梁柱焊接接头残余应力的有限元分析。试验结果表明,梁柱的焊接接头残余应力值随着板材梁翼缘厚度增大而不断缩减,而钢结构框架梁的焊接接头残余应力值则随着板材梁翼缘厚度增大而不断增大;当焊接接头坡口角度为60°～210°时,残余应力值分布较为均匀,无明显波动变化,而在210°～360°时,接头的残余应力波动幅度较大;焊接接头的残余应力受框架直径比值影响较大。     

铍环电子束焊接接头残余应力分析

采用大型有限元ＡＤＩＮＡ程序,对电子束焊接接头残余应力分布规律进行了分析。结果表明,在焊缝根部存在较大的接应力容易形成焊缝根部裂纹,但焊缝外表面为压应力,可防止裂纹扩展到焊缝表面。     

预置应力对焊接残余应力峰值的影响

运用三维热塑性有限元法对不同预置应力下搭接接头角焊缝的焊接残余应力的影响进行了分析,提出了通过预置应力来降低焊缝根部的焊接残余应力峰值,从而提高结构的使用寿命的方法。     

T91与12Cr1MoV异种钢管焊接接头残余应力测定

电站锅炉向高参数、大容量方向发展,迫切需要相应的耐热钢材。T91钢是美国国立橡树岭实验室(ORNL)和美国燃烧工程公司(CE)冶金材料实验室联合研制的低碳马氏体耐热钢。这种钢具有蠕变和持久强度高、抗氧化能力强和焊接性能好等特点。与T22钢相比,管壁可减薄50％;与奥氏体钢相比,热膨胀系数小且价格便宜。哈尔滨锅炉厂拟采用这种钢管,但不同强度匹配焊材对T91与12Cr1MoV异种钢焊接性能及接头高温性能的影响还缺乏实验数据,本文只讨论不同匹配焊材对接头焊接残余应力的影响。     

TRT机壳热弹塑性有限元模拟与试验研究

采用大型通用有限元软件对TRT焊接机壳进行焊接过程的模拟。利用有限元软件中的单元生死技术和热-结构耦合技术,成功的预测了TRT机壳焊后残余应力及变形,并通过焊后残余应力测试试验验证对比。结果表明,有限元模拟机壳在焊接过程中,焊缝附近残余应力较大,局部达到其屈服强度;远离焊缝处的壳体上应力较小,均处于弹性变形。进行"盲孔法"测量残余应力,试验测量的残余应力跟模拟所得残余应力分布趋势相同,峰值应力出现的点基本重合。由于机壳实际焊接中施加的约束较多,应力得不到释放,导致试验数值略高于模拟数据。     

低碳钢管道焊接残余应力有限元分析

利用ＡＤＩＮＡ非线性分析有限元程序,对低碳钢管道环焊缝接头焊接残余应力进行有限元分析。在热弹塑性分析中考虑了材料热物理和力学性能依赖于温度变化。结果表明：在管道接头内表面焊缝中心及近缝区轴向和环向残余应力均为拉应力,随离开焊缝距离的增加,逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余力为压应力,而环向残余应力为拉应力。计算预测值和实侧值基本一致,表明有限元法能够经济而有效地预测管道环焊缝接头的焊接残余应力。     

铝热焊的温度场及残余应力场有限元分析

应用ANSYS软件对焊接模型进行了有限元建模,并利用单元生死技术和热-结构耦合功能仿真了焊接过程,模拟出铝热焊动态温度场和动态残余应力场。结果表明:加压的最佳时间在55~255s之间,焊接结构中最大残余应力多出现在熔合区附近,熔合区横向多为拉应力,最大值约212MPa。     

搅拌摩擦焊接过程的有限元模拟

对摩擦搅拌焊接工艺进行数值仿真，建立了搅拌摩擦焊接的二维数值计算模型，通过数值手段进行焊接参数研究。并研究了焊接工艺过程中焊件材料的流动情况以及在焊接过程中材料的应力和应变情况，且与已有结果进行比较。证实了所建立模型的正确性与可靠性。     

燃气管道焊接修复残余应力的有限元分析

运用大型有限元分析软件ABAQUS的热-力耦合功能,对20钢燃气管道全补焊和局部补焊修复方式进行有限元模拟,获得了这两种修复方式焊接接头的残余应力分布情况。同时对内压与焊接残余应力共同作用下的补焊接头进行有限元分析。结果表明,采用全补焊方法修复后的燃气管道焊接接头残余应力明显小于局部补焊;而且在内压与焊接残余应力共同作用下,全补焊接头有较低的拉应力。这说明全补焊接头的承载性能更好,同时降低了燃气管道应力腐蚀开裂的可能性,适合工程应用。研究结果为优化燃气管道焊接修复工艺提供了理论基础。     

不同深度堆焊层表面残余应力的有限元分析

基于相同板厚工件的条件,利用有限元模拟软件Marc,综合考虑焊接热源、焊接与冷却时间等影响因素,建立了不同深度堆焊层焊接残余应力的有限元模型。利用盲孔法测量堆焊层中的残余应力值。有限元分析数据与试验的结果均表明焊接残余应力随着焊道深度增加而增加,且两者在趋势上吻合度较好。有限元模拟在提高参数精度的前提下,可指导堆焊残余应力的研究。     

核电管道安全端异种金属焊接接头表面堆焊的有限元分析

根据热弹塑性有限元分析原理,建立核电管道异种金属焊接接头表面堆焊修复的有限元模型。应用ANSYS软件模拟某核电厂稳压器安全端接管堆焊修复试验过程,计算分析焊接温度场和应力场及焊接残余应力。结果表明,焊接过程中的不均匀热过程直接引起了复杂的应力状态。焊接过程中,环向应力变化比轴向应力快,环向残余应力比轴向残余应力大。堆焊后,在原管道内表面原焊缝附近形成了压缩残余应力,沿半径方向残余应力由拉应力逐渐向压应力过渡。     

八万吨模锻压机主缸焊接应力场有限元分析

针对八万吨模锻压机主缸焊接应力和变形难于精确控制的问题,建立了主缸焊接有限元模型,通过模拟计算和试验验证,得到了主缸焊接温度场、应力场和变形.结果表明,主缸焊接过程中焊缝温度最高,约为2 100℃,接头区域温度梯度最大.主缸焊后最大位移位于主缸顶部,位移量约为7.4 mm,焊缝区位移量较小.在焊接前应考虑对主缸底部和顶部进行约束,防止焊后产生较大变形.主缸焊缝区等效应力最大,约为470 MPa,热影响区应力次之,母材应力最小.在热处理前要注意接头上表面是否存在焊接裂纹等缺陷.以上结果为主缸实际焊接提供了计算数据参考.     

Finite element analysis of welding distortion control by trailing intense cooling

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基于有限元法和纳米压痕技术的SS304/BNi-2/SS304钎焊接头残余应力分析

利用有限元软件ABAQUS开发了一个顺次耦合的有限元程序对SS304/BNi-2/SS304T形钎焊接头残余应力进行了数值模拟,并采用纳米压痕试验进行了测量.结果表明,由于304不锈钢与镍基钎料的力学性能的差异导致了钎焊接头残余应力的产生.其最大值出现在钎角部位,裂纹易在该处起裂并扩展,成为最薄弱区域.残余应力沿中缝逐渐减小,其它区域应力分布较均匀.纳米压痕试验采用了Suresh模型,并将此模型下的试验测量结果与有限元结果进行了比较分析,两者吻合较好,从而也验证了有限元模拟的有效性与可靠性.