基于APDL的多丝埋弧焊温度场模拟的算法研究

焊接温度场的分析是焊接研究的基础,多丝埋弧焊焊接温度场模拟的难点在于热流密度的计算和加载。在考虑了焊丝偏转的情况下,采用双椭球热源模型,并应用叠加原理,使用APDL（ANSYS Parameter Design Language）完成移动热源热流密度加载计算。在计算程序中采用标量参数而不用数组,保证其在一次循环中完成计算工作,从而避免了大量数值存储、调用、循环造成的计算量过大。通过三丝埋弧焊直缝管焊接温度场计算和焊缝形状对照结果表明：该方法的计算精度能够达到预计的精度,可以用于多丝埋弧焊焊接温度场的计算。     

多电弧埋弧焊共熔池温度场动态数值模拟

在分析焊接过程中的能量方程、边界条件和焊接热源分布模型的基础上,建立双电弧运动作用下埋弧焊熔池的温度场数学模型,采用有限元方法计算与分析了不同焊接速度、焊接电压对双电弧埋弧焊熔池温度场分布的影响规律,得出了不同焊接速度、焊接电压参数下对应的熔池形态特征,为双电弧焊高速埋弧焊过程焊缝成形因素分析及工艺优化提供了基础.     

埋弧平板堆焊温度场的三维动态模拟

埋弧平板焊接过程中,对温度场分布的实时检测是掌握焊接质量的有效逢径.采用有限元分析法,建立了埋弧平板堆焊温度场有限元计算模型,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序,实现在移动热源载荷下的有限元计算,计算得到了不同时刻的埋弧平板堆焊温度场分布情况以及不同点的热循环曲线.通过试验验证,得出仿真结果与试验结果比较吻合,表明建立的温度场有限元计算模型适用于平板埋弧焊过程温度场动态计算与分析.     

窄间隙埋弧焊温度场数值分析

建立考虑电弧倾斜及坡口侧壁对电弧能量分配影响的热源模型,模拟两种焊丝姿态下的窄间隙埋弧焊温度场,通过试验验证模拟结果的正确性.结果表明,焊丝姿态的差异形成不同的温度分布特点.双丝焊时温度场呈沿焊接方向非对称分布,热量集中在远离侧壁侧,熔宽较大,侧壁熔深较小;单丝焊时温度场呈沿焊接方向对称分布,熔宽较小,侧壁熔深较大.双丝焊时侧壁熔合区受电流波动的影响较小.在前丝、后丝选用与单丝焊相同的电流及电压时双丝焊熔敷效率高,且具有产生更小过热区的倾向.     

埋弧焊焊接及校正过程数值模拟

针对金属结构在焊后易产生残余应力和焊接变形的问题,以一种对焊钢制梁为例,采用有限单元法模拟埋弧焊焊后的残余应力和变形.结果表明,钢制梁焊后存在较大的残余应力,且纵向残余应力大于横向残余应力.以焊接结果为初始条件,分析是否考虑残余应力对校正后钢制梁应力分布的影响,结果显示校正后焊缝处仍存在较大的应力,因此焊接残余应力不能...     

双丝埋弧焊温度场的三维动态模拟

本文采用有限元分析方法,建立了双丝埋弧焊温度场的有限元计算模型,利用ABAQUS软件的FORTRAN语言编写程序,实现在移动热源载荷下的有限元计算,得到不同时刻的双丝埋弧焊温度场分布,并且通过实验验证,与仿真结果比较吻合。     

镁合金真空电子束焊温度场分布的数值模拟研究

以有限元模拟软件ANSYS为平台,采用双椭球热源模型,对10mm厚AZ61镁合金进行真空电子束焊的温度场变化模拟研究.结果表明,在选取优化的工艺参数条件下,双椭球热源模型可以较真实的呈现出电子束焊温度场变化情况:通过对比模拟焊缝形貌与试验所得焊缝形貌表明,该模拟较好地体现出电子束深熔焊所具有的钉子型焊缝的特点.     

不锈钢埋弧焊焊接特点研究

奥氏体不锈钢的物理特性与碳钢的差异较大，采用埋弧焊焊接不锈钢时，在同样的热输入下，不锈钢母材的熔化速度和对焊丝伸出端的预热作用比碳钢要大。在大量焊接试验的基础上，分析了不锈钢埋弧焊的特点，提出了不锈钢埋弧焊合理的焊接工艺，使不锈钢母材及焊丝的熔化速度和焊缝金属凝固速度平衡，从而避免了焊缝金属过烧和满溢，使不锈钢埋弧焊得到了广泛应用。     

焊接工艺过程对中厚板埋弧焊应力场影响的数值模拟

通过ANSYS有限元分析软件,采用热-应力直接耦合分析法对低碳钢中厚板埋弧焊焊接温度场与应力场进行了模拟分析,并比较了单面双层焊、正反双面依次焊和正反双面同时焊三种焊接工艺过程对接头焊接残余应力的影响。     

加速步长法反演多丝埋弧焊双椭球热源模型参数

结合有限元数值模拟和温度测量,运用加速步长法,反演了X70钢在多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi,Cri(i=1,2,3).结果表明,当双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi=6,6,8 mm,Cri=15,20,30 mm(i=1,2,3)时,在焊缝附近(表面距焊缝中心10 mm和背面距焊缝中心14 mm处)计算模拟得到的温度场曲线与实际测量得到的温度场曲线相似,两者的整体误差为0.615 8,误差较小,从而证明了加速步长法反演多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴参数的合理性和准确性.     

双面双弧焊接温度场的数值模拟分析

以6mm厚低合金钢06NiCrMoCuNb为例,对不同两弧间距的双面双TIG弧焊接工艺进行了温度场的数值模拟分析,得出在两个TIG焊枪线能量(q=7.02kJ/cm)相等的情况下,两弧间距在20～30mm之间能够一次焊透6mm厚板,小于20mm将出现焊穿,大于30mm将出现未焊透,进而得出双面双弧焊接工艺较传统单弧焊接工艺有如下优点:能量集中、热影响区窄,焊缝质量好;可一次焊透中等厚度板、减少焊接工序、提高焊接生产率;电弧能量利用率高、节约能源.     

小孔型层流电弧等离子体焊接温度场数值模拟

根据层流电弧等离子体射流的特性及小孔焊接的特点,建立了一种新型焊接热源模型,它利用衰减函数表征热流密度在工件厚度方向上的变化;针对焊接时焊缝处复杂的温度变化,采用非均匀网格对单元进行划分.在考虑材料热物理性参数随温度变化及相变潜热的情况下,对焊接过程进行了数值分析,并对小孔型层流电弧等离子体焊接工艺进行了探索研究.结果表明,控制焊接功率可以实现对小孔熔池最高温度的控制;而焊接速度对小孔熔池的形成有着决定性作用.     

焊接熔池形状和温度场的特点及其在直缝埋弧焊中的应用

依据有关焊接熔池形状和温度场的理论研究成果,确定了双丝直缝埋弧焊中焊丝的空间布置,其特点是两丝中心间距12~15mm,干伸长为25~30mm,两丝有一定的倾角。实践证明,焊接过程中保持合理的焊丝空间布置能获得优良的焊缝质量。     

旋转电弧传感器焊接温度场ANSYS模拟研究

分析了基于旋转电弧传感器的熔化极电弧焊的热源模型,利用有限元软件对温度场进行了计算。在不同焊接规范下,对试验所得熔宽和熔深值与模拟值进行比较,结果基本一致,为进一步研究熔池流场打下了基础。     

考虑相变诱导塑性的埋弧堆焊过程数值模拟方法研究

目的 通过数值计算预测埋弧堆焊修复失效轧辊工艺过程中相变塑性应力、组织相变对堆焊效果的影响.方法 利用CALPHAD(Calculation of Phase Diagram)方法计算了堆焊材料温变物性参数,基于COMSOL多物理场耦合平台,对轧辊埋弧堆焊过程的瞬态温度场、马氏体相成分及相变诱导塑性(TRIP)应力演变...     

轧辊埋弧堆焊过程多场耦合数值模拟方法研究

埋弧堆焊是冶金行业轧辊修复的重要方法,目前多是对轧辊埋弧堆焊过程中温度场或应力场的单一场进行研究,而埋弧堆焊流场的研究极少。堆焊中的电磁力、温度梯度与熔池内流动密切相关,基于热-弹-塑性理论和流体动力学计算方法(CFD),建立轧辊堆焊过程热-弹-塑-流多场耦合模型,获取堆焊过程温度场、应力场和流场的演变规律,分析表面张力、电磁力、浮力对堆焊熔池流动状态及形貌的影响规律,同时对堆焊工艺进行材料学表征分析。研究成果对预测埋弧堆焊过程多物理场的变化规律、熔池流场演变机理和有效预防堆焊开裂具有一定的实践意义。     

焊接温度场和残余应力的数值模拟

在ANSYS环境下,建立可行的三维焊接温度场、应力的动态模拟分析方法,为复杂焊接结构进行三维焊接温度场、应力场的分析提供了参考,并使有限元分析技术在焊接力学分析以及工程中得到了很好的应用。     

埋弧焊焊剂成分对软化温度的影响

采用基于数理统计理论的混料优化设计方法建立数学模型,研究了埋弧焊陶质焊剂成分之间交互作用对软化温度的影响规律,得到了焊剂组成成分对软化温度影响规律的定量描述回归方程。结果表明:CaF2对软化温度的影响比较突出,当焊剂中CaF2加入量大于一定数量后,随着组元中CaF2量的增加,软化温度明显降低;而MgO-TiO2-CaCO3-Al2O3的交互作用能够在熔渣中形成相当数量的钙钛矿和尖晶石,从而提高焊剂的软化温度。     

管道焊接过程的温度场数值模拟

以20#钢钢管的对接接头为研究对象,应用ANSYS软件,对其焊接过程的温度场进行了数值模拟,获得了其焊缝区的瞬态温度场以及各点的焊接热循环曲线.结果表明,起焊位置处各节点经历了两次升温过程,其它位置处节点只经历了一次;距离焊缝中心等距离的节点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律;距焊缝中心远近不同的点所经历的热循环各不相同,节点越接近热源,温度升高越剧烈,所能达到的最高温度越高.