Q460钢T型接头单边开坡口非对称焊接的数值模拟

通过Ansys有限元模拟软件模拟了Q460钢单边开坡口的T型接头在非对称焊接过程中的温度场和应力场,预测了焊件的焊后变形。结果表明,随着距焊缝中心的距离增加,应力逐渐减小,焊接接头产生了角变形,焊缝中间为拉应力,焊缝两端为压应力。     

基于折合应力正面角焊缝T形焊接接头的尺寸设计

角焊缝接头在工程中应用广泛,由于焊缝接头应力分布不均匀,它成为结构的薄弱环节.焊缝折合应力是国际焊接学会推荐用于计算焊缝静载强度的,该应力公式反应折合应力与焊缝内部切应力与正应力的关系.文中以正面角焊缝T形焊接接头为分析对象,假设角焊缝断裂发生在折合应力最大值所在的截面,分析得出Q345正面角焊缝T形焊接接头最大折合应力与承载力和焊缝尺寸的关系.基于承载能力和等强度准则设计焊缝尺寸,并通过有限元软件对T形焊接接头进行数值模拟,其数值模拟结果与理论计算结果基本一致,说明基于折合应力设计正面角焊缝T形焊接接头焊缝尺寸是可行的.     

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。     

低碳钢非对称角焊温度场有限元分析

针对单边开坡口的非对称角根焊中熔透不稳定、成形质量差的问题,对其温度场及熔池成形规律进行分析从而优化焊接参数的选取,改善成形质量.考虑温度、对流、辐射和相变潜热对材料物理性能的影响,利用有限元分析软件建立了低碳钢非对称角焊缝有限元模型,并进行仿真计算.对比讨论了不同结构情况下焊接电流对温度场的影响,重点分析了非对称角焊接参数对背部熔宽的影响.结果表明,非对称角焊缝温度分布不均匀,背部熔宽对电流的变化十分敏感,焊接电流大小对熔池形状影响较大.通过试验得到三组熔透情况不同的焊缝,其热影响区形状尺寸与仿真结果吻合良好,从而验证了理论分析的有效性.     

焊接层数对焊接残余应力和变形的影响

以有限元分析软件ANSYS为平台,应用生死单元技术模拟焊缝金属填充过程,对Q345R钢材角接焊接接头单层焊、两层焊和三层焊的焊接温度场和残余应力场进行了数值模拟,并对模拟结果进行了对比分析。结果表明,随着焊接层数的增加,角接焊接接头的残余应力和变形都会减小。     

非对称角根焊熔透和焊后变形的规律

T形角接单侧开V形坡口的中厚板焊接具有成本低、生产效率高的特点,但这种焊缝两侧结构非对称,尤其根部结构厚度悬殊,焊接热传导差异大,不易有效保证良好全熔透成形,且焊后工件常伴随变形较大,影响后续安装使用. 为了获得非对称焊缝焊接热输入对熔透和变形的作用机制,提出考虑热输入大小和能量分配两个因素探讨对热传导规律的影响. 在温度场模拟中引入了等效双高斯热源模型,有效提升了计算精度. 采用数值模拟和试验相结合的方法,对熔透成形、应力场分布和焊件变形进行了对比分析. 结果表明,当焊接电流保持不变且焊枪角度为20°时,焊件变形量最大,焊接试件变形增加18%左右;当焊枪角度一定时,焊件变形量随焊接电流的逐渐增加而增大,最大变形量为2.595 2 mm. 相关研究揭示了非对称焊缝熔透和焊接变形规律,为此类非对称角根焊的焊接质量工艺参数优化提供理论支持.     

基于ANSYS的6082铝合金T形接头MIG焊的有限元模拟

借助有限元分析软件ANSYS,模拟了6082铝合金T形接头MIG焊的焊接温度场和应力应变场.采用移动的双椭球热源模型模拟MIG焊过程,并考虑到了母材6082和焊丝ER5356这2种材料随温度变化的热物理性能参数.通过3种不同的焊接速度模拟比较发现,随着焊接速度的增大,温度场区域面积减小,熔池温度降低,焊缝处纵向和横向残余应力均增大,热影响区和垂直于焊缝方向上纵向残余应力均减小,同时焊接角变形也会减小.     

列车转向架侧梁焊接温度场的数值模拟

利用ANSYS有限元软件建立了列车转向架侧梁的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的焊接过程进行温度场的数值模拟,分析和讨论温度场的计算结果。结果表明,采用本方案能够较为准确的模拟列车转向架侧梁的焊接过程,与实际焊接情况的温度场分布接近,为列车转向架侧梁的焊接结构进行三维焊接温度场的分析和焊接工艺控制提供了理论依据和指导。     

基于弹塑性力学的T形接头焊接变形三维模拟

采用弹塑性力学理论对常见的T形焊接接头的焊接变形进行了数值模拟.焊接过程中母材受热不均匀,材料的热物性参数、弹塑性性能随温度变化呈现非线性关系等都会使结构在焊后存在不均匀的焊接变形.在不同的温度区域,通过选择弹性或塑性矩阵及在塑性区定义屈服条件,采用有限元方法,对T形接头焊接变形过程进行了三维数值模拟.为提高数值模拟的精度,热源模型采用了与实际焊接过程较匹配的Goldak双热源模型.模拟结果表明,在距焊缝一定距离的纵截面上,T形接头的底版产生不均匀的焊接角变形,数值模拟结果与理论分析基本一致,为焊接结构焊接变形的预测及控制打下了基础.     

钛合金平板电子束焊接温度场有限元分析

焊接温度场不仅直接通过热应变，而且还间接通过随金属状态和显微组织变化引起的相变、应变决定焊接残余应力，因而对焊接温度场的研究是焊接应力应变分析的前提。在通用的有限元软件ANSYS平台上，根据电子束深熔焊的特点，提出了圆锥形体热源模型，并对电子束焊接温度场进行了数值模拟。有限元数值模拟结果同电子束试验焊缝形状有良好的一致性，圆锥形体热源模型体现了电子束深熔焊所特有的钉形焊缝，能较准确地模拟电子束焊接温度场。     

分段退焊对角接接头焊接残余应力及变形的影响

基于热-弹塑性有限元理论,以Abaqus软件为平台进行角接接头焊后残余应力及变形的分析,采用分段移动热源模型并利用Fortran语言开发热源子程序,分别采用直通焊和分段退焊两种方式进行角接接头焊接温度场、残余应力及变形的数值模拟分析。结果表明:横向变形是角接接头最主要的变形;角接接头焊接在焊缝端口处的残余应力为压应力,而在中间部位的残余应力为拉应力;分段退焊对横向残余应力的减弱作用较为明显,可以有效降低焊接后的变形及其应力。     

基于ANSYS的焊接温度场仿真分析

为了提高钢板焊接质量,了解焊接工艺机理,利用ANSYS软件对钢板填充焊接过程进行了有限元模拟仿真分析。建立了合理的实体模型,采用了生死单元技术来模拟焊缝的生成,获得了焊接温度场分布规律。通过分析焊缝不同节点处温度随时间的变化规律,从而制定更好的焊接工艺参数,以提高焊接质量。     

Q345qD钢T形接头多层焊接接头组织转变

随着桥梁结构的焊接需求极大提升,钢种焊接技术随之飞速发展,Q345qD钢凭借良好的强度韧性以及优异的焊接性成为备受关注的桥梁钢种之一。采用熔化极气体保护焊对Q345qD钢T形接头进行焊接,观察显微组织转变并分析焊接温度场对其组织的影响。结果表明,焊缝成形良好,焊接接头的显微组织主要为铁素体和珠光体,打底层中珠光体含量较高,填充层相对较少,热影响区分布细小的铁素体与珠光体,并伴随细粒状贝氏体生成。结合有限元模拟热循环曲线,打底层冷却速度快,且受到两次后热处理,温度可达到467 ℃,生成上贝氏体;盖面层仅受前一层余温的影响迅速升温后冷却;填充层与热影响区受到其它焊层热作用温度超过AC3温度,经历近似正火过程。 创新点： 采用有限元方法模拟Q345qD钢T形焊接接头多层焊时焊缝温度场变化,基于焊接温度场变化揭示了焊接接头的转变过程。     

焊枪对中位置对T型角焊缝熔透的影响

在中厚板T型角焊接中,焊枪对中位置对焊缝成形质量有直接影响。考虑到角接坡口形式以及熔化金属流动等因素,采用了双椭球热源模型,并利用有限元分析软件COMSOL建立了不同焊枪对中位置的角焊缝有限元模型。根据温度场计算结果,研究了焊枪对中位置对背部熔宽和背部熔透区域的影响。采用仿真所用参数进行了试验,所得的熔合线位置与仿真结果吻合较好,从而证明了热源模型的合理性。     

T型焊接接头残余应力数值模拟研究

基于ANSYS有限元数值分析软件,建立了T型焊接接头的有限元模型,采用高斯热源模型,模拟T型焊接接头焊接过程,分析了焊接过程中的温度场和应力场,并分析了不同参数变化对于焊接残余应力的影响。结果表明,在整个焊接热过程中,焊缝区域温度变化显著;焊接过程应力变化复杂,在焊缝处存在较大的残余应力,应力值为225MPa,接近屈服极限235 MPa;第二道焊缝应力值较第一道焊缝大,原因在于焊接第二道焊缝时,已完成的第一道焊缝对于焊件变形有较大约束。     

转向架构架T形接头单丝、双丝焊接热源模型及应力场数值模拟

为了探究动车组转向架构架T形接头单丝、双丝GMAW焊接温度场及应力场分布特征,基于ABAQUS有限元分析软件,采用数值模拟与实际测量相结合的方式,以转向架侧梁SMA490BW耐候钢T形接头为研究对象,分别建立了单丝及双丝焊的热源模型,模拟了接头的焊接温度场和焊后残余应力场,并通过试验对模拟结果进行了验证.结果表明:单丝焊和双丝焊的焊缝模拟尺寸与测量结果的相对误差均不超过5％.与单丝焊相比,双丝焊的熔池峰值温度提高,熔池在长度方向上被拉长,焊缝厚度明显增大,焊脚尺寸也略有增大,焊后残余拉应力分布范围有所减小,焊缝最高残余拉应力下降8.5％.     

TIG熔修后T形接头的焊接残余应力及消除

用红外热成像仪测量了P355NL1钢T形接头在焊接过程中的温度场分布,得到焊接过程的温度循环曲线,并且与有限元方法模拟的温度场结果吻合,验证模拟计算的准确性;使用盲孔法,测量了T形板焊接MAG焊后、TIG熔修后以及热处理后的残余应力;采用间接法利用温度场计算结果计算了T形接头试板焊接残余应力场,模拟结果与实际测量的残余应力趋势相符.结果表明,TIG熔修能一定程度的降低焊缝中心的残余应力,但增大了熔修区域的残余应力;而通过整体热处理能有效地消除熔修带来的大部分残余应力,但仍有部分残余应力存在.     

薄板加强筋结构焊接过程的有限元模拟

针对薄板加强筋结构焊接残余应力和焊接变形复杂的问题,先对单一T型接头进行数值模拟以验证焊接模拟的合理性,最后对薄板加强筋结构焊接温度场和应力场进行数值模拟。结果表明,T型接头在焊后发生了角变形,最大的变形量位于底板的角点处,大小为5.0 mm,数值模拟与残余应力测试结果表现出很好的一致性;薄板加强筋结构焊后残余应力主要沿着焊缝分布,在远离焊缝处残余应力迅速减小,最大残余应力位于横向筋板与底板焊缝处,大小为329 MPa;薄板加强筋结构焊后最大变形处位于底板的角点处,数值模拟得到的最大变形量为107 mm,实际测量的最大焊接变形量为105mm,数值模拟与实际焊接变形结果较好的吻合。     

焊接顺序对T形接头残余应力和变形的影响

采用有限元热弹塑性分析方法对T形接头不同焊接顺序的残余应力和变形进行模拟.有限元模型中选用三维实体单元,分析了材料物性参数随温度的变化和对流、辐射散热的影响.运用单元生死技术模拟T形接头多道焊接过程,获得了不同焊接顺序T形接头焊接温度场和残余应力、变形场,并对计算结果进行了分析.结果表明,焊接顺序对T形接头的残余应力和...     

波形钢腹板梁T形接头焊接温度场分析

为研究波形钢腹板梁T形接头焊接温度场的分布情况,基于热弹-塑性理论和有限元理论,利用Simufact Welding软件,采用双椭球热源模型并配置相关参数,对其T形接头用CO2气体保护电弧焊在环境温度为20 ℃的温度场进行仿真分析和试验验证。分析不同环境温度对金属熔池冷却速率的影响程度。结果表明,数值模拟所选用的热源类型及相关参数合理,焊接热输入充足,焊接熔深适中,底板和腹板连接良好;模拟所得焊件热影响区分布为不规则封闭椭圆形,表现出一定的温度梯度,与试验所得吻合良好;焊接模拟过程中,焊缝处温度达到材料熔点1 500 ℃,所呈现的等温线在热源前方密集,后方稀疏且具有一定的梯度,与实际焊接过程热传递类似;焊后冷却过程中,焊缝及附近温度迅速下降,温度梯度迅速降低,温度场辐射范围不断增大;金属熔池的冷却速率与环境温度呈反比关系。为同类桥梁焊接温度场分析提供参考。