7A52铝合金双丝MIG焊接温度场及残余应力场数值模拟

运用大型有限元模拟分析软件ABAQUS,采用双丝MIG焊接方法,对7A52超硬铝合金的平板对接接头温度场和残余应力场进行数值模拟。模型选用三维实体单元,考虑了材料物理性能随温度变化的影响,借助Fortran语言添加DFLUX用户子程序完成热源模型的添加过程,利用单元“生死”及“追踪”模拟焊接过程。得出了三维温度场及残余应力场云图,并对数值模拟结果进行分析。     

铝合金焊接角变形测量装置的确立

设计和制作了低刚性夹式位移传感器，以实现对测点的动态测量．采用非电量测量的方式，测量铝合金的焊接角变形，克服了焊接电弧的干扰问题，保证了测量结果的准确性     

钢超塑焊接接头变形,焊合率与强度分析

通过对整体淬火和局部高频淬火预处理后４０Ｃｒ,Ｔ１０钢超塑焊接接头变形量和焊缝非焊合区线长度的测量,探讨了接头变形与焊合变化规律及其与组织性能间的关系。试验表明：在超塑焊接过程中,形成与母材等强接头时的应变量小于６％－７％,高频淬火试样焊后应变甚至小于３％,易于实现精 接,接头焊合率随时间延长而增加,当焊合率达到 临界值后,接头与线材等强,在盯同工艺条件下,高频淬火试样的焊合率大于整全淬火试样。     

整体绝缘接头焊接残余应力有限元模拟

为研究整体绝缘焊热过程,建立整体绝缘接头对接焊三维温度场有限元数值分析模型。考虑材料非线性并采用热弹塑性有限元方法,模拟整体型绝缘接头的温度场、应力场及变形情况,同时模拟分析温度场对整体型接头密封性能的影响。     

旋转式角焊缝防变形焊接变位器

通过对工程企业及焊接实验室现场的调查研究,改进国内的角焊缝的传统焊接方式,研发一种新型焊接变位器,它采用旋转摆动技术,可以防止焊接变形的角焊缝焊接操作平台.     

A7N01S-T5铝合金MIG焊接接头的应力腐蚀行为

选取A7N01S-T5铝合金及其MIG焊接接头,采用慢应变拉伸(SSRT)、扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试手段研究腐蚀环境和慢应变速率对焊接接头应力腐蚀开裂(SCC)行为的影响。结果表明,3.5%NaCl腐蚀环境下焊接接头的自腐蚀敏感性高于母材。母材和焊接接头应力腐蚀敏感性随慢应变速率的升高而增大,且焊接接头的应力腐蚀敏感性远高于母材。拉伸速率超过5×10~(-6) mm·s~(-1)后,接头的应力腐蚀加速。试样SSRT断口的SEM分析表明:母材和焊接接头在空气中以脆性断裂为主,在3.5%NaCl腐蚀环境中均发生典型应力腐蚀开裂,但焊接接头对腐蚀环境的应力腐蚀敏感性更高。     

手动托盘车焊接工艺的焊接变形仿真及预测

为精确分析托盘车在焊接过程中产生的热变形,在充分考虑工况、相变、热力学参数等动态变化的基础上,采用传热学理论与热弹塑性理论,建立托盘车货叉与中档的焊接多物理场耦合分析模型,应用参数化编程对货叉与中档现有的焊接工艺进行了仿真分析,其分析结果与试验结果的误差在16.7%以内,验证了分析模型的有效性.仿真分析了改变焊接方向与多机器人同步焊接的工艺调整方案对焊接热变形的影响,结果表明：二者可分别降低焊接变形0.9 mm与1.3 mm,达到了控制变形的目的.本研究为手动托盘车自动化夹具设计、工艺优化设计等奠定了基础.     

焊接顺序对大型容器方形法兰焊接变形的影响

针对大型容器升高座方形法兰结构的焊接变形问题,结合焊接过程的仿真计算结果,分析了变形的性质及发生机理,考察了焊接顺序对变形的影响,结果表明:法兰盘与立向壁板之间的大尺寸角焊缝焊后因焊缝表面的横向收缩远大于焊根而发生明显的角变形;同时又因该角焊缝偏离结构中性轴、并位于中性轴的下方,因而法兰呈现上凸的挠曲变形;法兰的变形是角变形和挠曲变形综合作用的结果。法兰的平面度决定容器泄漏情况,长度中心焊至宽度中心的对称焊顺序下的法兰平面度最小,约为1. 8 mm,为宽度中心焊至长度中心对称焊的53%。     

船用5A01铝合金焊接接头组织与性能研究

通过拉伸、硬度测试、扫描以及电子背散射衍射分析(EBSD)等方法对5A01铝合金熔化极氩弧焊(MIG)焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明,采用5B01焊丝焊接5A01铝合金时,焊接接头具有较好的抗拉性能,焊接强度系数约为85%。焊接接头硬度值在84～104HV之间,其中焊缝中心硬度最低。焊缝区主要由α(Al)基体和Al6(Mn,Fe)、Al3Zr两种不同相组成,焊接高温使得Mg出现挥发损失,相比焊丝焊缝中心的Mg含量下降了1.66%。焊缝中心大部分晶粒的取向主要集中在[001]方向,具有明显的择优取向,且小角晶界比例要高于热影响区和熔合区。     

组合工字板梁的焊接变形的预测与控制

针对组合工字板梁的焊接变形问题,选定了翼缘总角变形、总收缩以及不等宽翼缘的弯曲变形来进行预测,并采用一些工艺措施加以控制,确保满足设计需要的构造要求以及焊接质量,保证了板梁的制作质量。     

关于机匣类部件铸造毛坯变形的数值分析

针对航空发动机机匣建立了有限元数值分析模型. 基于MSC.MARC软件的分析功能,运用有限元方法研究了机匣类薄壁部件铸造毛坯的变形,模拟了温度场、应力场及变形情况,同时对温度场、应力场及其对变形的影响进行了定性分析,为实际机匣类部件减小变形提供依据.     

集装箱船大厚板焊接接头面外变形控制分析

集装箱船舷侧的抗扭箱结构,多采用60～85 mm级别的高强钢大厚板进行焊接建造;复杂的多层多道焊过程,使得焊接力学响应极为复杂,且焊接面外变形不易预测,直接影响建造精度和造船周期。针对其精度建造问题,本文预测并控制了对接焊接头的面外变形。通过采用基于并行计算技术的热-弹-塑性有限分析,考虑多层多道焊中的重熔现象,高效且精确地预测了传统焊接工艺下变厚度对接接头的面外变形。同时,使用对称顺序焊接、反变形加载,特别是优化坡口等方法,有效地控制了焊接面外变形。研究结果表明:本文提出的算法提高了温度场及焊接变形的计算效率;在一次翻身的情况下,实现了大厚板高效且精准地焊接建造,提高了焊接建造的效率。     

考虑安装条件的角接触球轴承热结构仿真分析

以角接触球轴承25TAC62B为研究对象,采用Palmgren经验公式计算轴承的发热量,通过ANSYS软件对考虑安装条件下角接触球轴承的装配体有限元模型进行仿真分析,在对角接触球轴承进行瞬态热分析的基础上,分别研究轴承座、轴承外圈、轴承内圈及轴的温度场和热变形情况.仿真结果表明：轴承内圈外滚道与滚动体接触处的温度最高,而轴的内部温度最低;轴承座和轴承外圈产生显著的热变形,轴承内圈和轴的接触面因温升引起热变形使连接越来越紧.将考虑安装条件下角接触球轴承各元件温度分布的有限元仿真结果与采用热网络方法的计算结果进行对比,验证了模型的可靠性.该方法为精确计算轴承部件热结构耦合特性奠定基础,说明精密机械传动中考虑安装条件影响是必要的.     

预拉伸对铝合金桶体焊接残余应力和变形影响的数值模拟

利用ANSYS软件模拟在有预拉伸应力和无预拉伸应力作用下,厚度为4mm的7075铝合金试板的焊接。结果表明：预拉伸焊接法可有效减小铝合金薄板焊后的残余应力和变形。预拉伸应力抵消了部分焊接区热膨胀产生的压缩应力,从而减小了压缩塑性变形,进而减小了冷却时焊接区域的拉伸应力,相应地远离焊缝区域的压缩应力也随之减小。     

基于数字图像相关法的A7N01-T4铝合金焊接接头循环变形行为实验研究

为研究A7N01铝合金MIG焊焊接接头单轴拉伸性能和循环变形特征,采用数字图像相关方法(DIC)分析A7N01铝合金焊接接头在单调拉伸和循环加载下的应变场分布,结合焊接接头显微硬度获取焊接接头整体、焊缝、热影响区和母材的平均应力-应变曲线。实验结果表明:焊接接头母材在单调拉伸和循环变形中一直处于弹性变形,焊接接头整体的塑性变形由焊缝和热影响区主导,体现出循环稳定特征和棘轮安定状态,焊接接头的棘轮应变值依赖于当前的应力水平和加载历史。     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

正面角焊缝断裂原因分析

对正面角焊缝断裂原因进行了分析，在角焊缝处对最大剪应力面进行了探讨，试验证明断裂面位置与最大剪应力面是吻合的，同时运用图解等方法，进一步验证加大沿载荷方向的焊脚尺寸，可提高接头强度。     

硬铝合金半连续铸造过程数值模拟及裂纹倾向性研究

对凝固过程中流场、应力场、温度场及微观组织形态进行数值模拟,能帮助工艺设计人员分析不同时刻凝固过程的温度分布、金属流态、结晶晶粒尺寸、应力分布等重要物理参数,从而预测疏松、偏析、夹杂及热裂纹等缺陷.在结晶器下方设置区域冷却装置,控制区域冷却装置刮水板的作用位置,能够阻挡冷却水沿铸锭下流,实现区域冷却的效果.通过研究温度场、应力场分布规律,分析铸锭裂纹产生的原理,能够从宏观上阐明铸锭内部裂纹的形成原因及寻找有效的调节控制方法.     

波形钢腹板梁T形接头焊接仿真分析与试验研究

为了解决波形钢腹板梁焊接温度场和残余应力分布尚不明确的问题,本文基于Simufact Welding软件建立三维有限元模型,对其T形接头的焊接温度场和残余应力进行了预测,并对模拟结果进行了试验验证。波形钢腹板梁的焊接温度场分布与熔池中心距离有关,距离熔池中心越近,温度梯度越大;焊接残余应力以纵向残余拉应力为主,而横向残余应力的应力水平相对较低,拉压应力共存;焊接速度和底板厚度的改变只会影响残余应力的峰值大小,不会影响残余应力的分布规律。结果表明：数值模拟结果和试验实测值吻合良好,数值模拟可靠。