焊接顺序对整体叶盘圆度影响的有限元分析

采用多种软件的综合运用建立了整体叶盘的有限元模型,并基于焊接过程中温度之间相互影响程度选取了顺序依次焊接、90°和180°三种典型的焊接顺序,通过有限元分析的方法对不同焊接顺序产生的变形进行计算和分析.结果表明,以往使用的180°最远距离焊接顺序并不是最合理的焊接顺序,在相同的焊接工艺条件下,顺序依次焊接对整体叶盘圆度的影响相对较小.该分析结果说明在材料不同、焊接方法及结构不同的情况下,焊接顺序没有固定的模式,为整体叶盘及大型复杂结构件焊接顺序的合理选择提供了理论依据.     

基于ABAQUS平台对球冠结构焊接变形的数值试验

球冠结构在焊接过程中产生的焊接变形是关系到结构安全性能的重要指标.为了保证球冠焊接构件的可靠性,准确推断球冠结构焊接变形,有必要针对球冠结构的焊接变形进行数值试验分析.基于大型有限元软件ABAQUS开发相应的焊接程序,对焊接过程中温度场、结构变形进行了数值模拟,并将模拟结果与相关理论值及试验值进行对比分析.结果表明,数值试验结果与理论结果基本吻合,满足工程要求.在此基础上,对球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析,得到了球冠结构焊接变形随球冠壁厚、焊接坡口形式及焊接顺序的变化规律,为控制结构的焊接变形提供了依据.     

不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构变形和残余应力的有限元预测

基于焊接热弹塑性有限元分析理论,采用焊接专用有限元分析软件对不同焊接顺序的汽车用S355J2G3钢工字梁焊接结构手工MAG焊接过程进行了数值仿真,获得不同焊接顺序下焊接结构的变形和残余应力分布.模拟时,选择双椭球焊接热源模型,考虑了材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响.重点研究了焊缝及临近焊缝区域焊接残余应力和变形的分布特征,并进行了理论分析.     

复杂结构焊接变形预测的模块载荷法特性

应用力学和有限元方法,探讨了基于模块载荷有限元法预测复杂结构焊接变形的力学原理及特性,分析了模块载荷中残余应力和残余应变的载荷特性和有限元分析的收敛性,提出将残余应力载荷力学等效为节点应力载荷的方法,有效地解决了模块载荷有限元法焊接变形的弹性分析中结构易畸变、不收敛问题,并为分析焊接顺序影响提供可能.以船体底部分段为例,采用新提出的模块等效残余应力法预测了结构焊接变形,并且考虑焊接顺序影响,对比分析了焊接顺序对结构焊接变形的影响,试验结果与试验数据的吻合性验证了方法的有效性.     

焊接顺序对大型薄板装甲钢结构焊接变形的影响

基于有限元软件SYSWELD建立了大型薄板装甲钢结构的焊接有限元模型,采用Local-Global方法研究了焊接顺序对薄板结构焊接变形的影响. 通过对比焊缝截面宏观形貌,利用SYSWELD热源拟合工具,建立了适合现场焊接工艺的双椭球热源模型. 采用热弹塑性有限元法分析了T形和对接接头的焊接过程,获得了局部塑性应变和焊缝刚度,进而模拟了不同焊接顺序下薄板结构变形情况. 结果表明,现场焊接顺序下结构中部薄板焊接变形严重,最大变形量为9.6 mm,模拟结果与试验结果吻合较好;采用优化的焊接顺序,可有效控制薄板焊接变形,最大变形量可减小75%.     

铝合金薄壁箱体焊接应力有限元模拟

利用有限元分析软件Ansys对铝合金薄壁箱体TIG焊接温度场、应力场进行数值模拟.在仿真过程中合理的运用了焊接顺序、Newton-Raphson方法.模拟结果显示,熔化区和远离焊缝区温度变化明显不同,并且通过改变焊接顺序有效地降低了熔化区、热影响区残余应力,避免了热影响区裂纹的出现,这为有限元软件对焊接参数的优化提供可靠的理论依据.     

基于Sysweld的汽轮机低压缸侧板焊接变形数值模拟

依据Sysweld热弹塑性有限元理论,采用"局部-整体"映射法对汽轮机低压缸侧板进行焊接数值模拟,模拟计算出四种不同焊接顺序下的焊接残余变形,分析出结构的最优焊接顺序,指导侧板的实际焊接并将实际焊后变形与模拟焊接变形比较,吻合良好。为大型复杂结构和汽轮机实际生产提供了理论依据,并为大型结构的焊接提出了一种高效的数值模拟技术路线。     

ZS125-70型摩托车平叉轴管与侧管CO2焊数值模拟

摩托车平叉轴管与侧管之间的连接主要为CO2焊接成形,但由于其焊缝密集且需对称同时焊接,焊缝之间相互影响,导致成形质量与结构尺寸难于保证.本文采用SYSWELD焊接专用有限元软件对其焊接过程进行了数值模拟.结果表明:基于SYSWELD建立的有限元数值分析模型与实际焊接过程基本相符,短直焊缝与圆弧焊缝之间的残余应力相互影响,且较为复杂,但整体上呈现出M形.     

动车组铝合金型材地板焊接变形的数值模拟

采用非线性有限元软件MSC.Marc对动车组地板大型复杂铝合金挤压中空型材结构的焊接过程进行了数值模拟.为了提高计算效率和精度,对结构的有限元模型进行了合理的疏密过度的网格划分,实测了材料随温度变化的热物理-力学性能参数,并采用双椭球体热源模型模拟MIG焊接热源.通过对某型号动车组地板结构焊接后挠曲变形的实际检测,结果证明模拟计算结果与检测数据吻合良好.研究结果证实:基于热-机耦合的有限元法并将材料动态高温性能参数的试验测试数据代入模拟计算的方案,能够为动车组铝合金型材地板焊接结构的焊接变形预测提供高效、高精度的技术手段利用本方法可以实现同类复杂结构焊接变形高精度预测.     

Review on finite element analysis of welding deformation and residual stress

Welding deformation and residual stress have negative influence on assembly accuracy and service performance. Thermal elastic plastic (TEP) and inherent strain finite element analysis (FEA) methods were used to study this challenge. Basic principle of these two methods was first introduced. The influence of welding process, constraints, solid phase transformation and multi-pass welding on deformation and residual stress was discussed, and computation accuracy and efficiency were summarised. Loading method of inherent strain in inherent strain FEA was analysed, interface element was introduced to simulate effects of the gap on deformation in assembly welding especially for large structures. The future work, including accurately multiscale TEP model, efficiently transient prediction method of large structures, and flexible evaluation software, was planned.     

网格尺寸对别克轿车副车架总成焊接变形预测精度的影响

焊接时焊缝及其附近因热膨胀受到周围温度较低金属的拘束，产生大量的压缩塑性应变（简称残余塑变），残余塑变的大小和分布决定了最终的残余应力和变形。副车架的焊接变形对汽车底盘的制造精度和质量有重要的影响。本文用残余塑变法对别克轿车副车架焊接总成时，连接前梁、后梁、左梁和右梁的21条焊缝焊接以后的变形规律进行了有限元建模与分析。计算采用了两种大小的有限元网格尺寸，结果表明，对副车架焊接变形分析，焊缝附近大小为15mm的网格尺寸是合理的。所得焊接变形的有关数据可供焊接工艺设计时的预留变形量、工艺参数以及夹具设计等参考，从而保证底盘件的焊接精度和质量。     

面向虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略

以发挥人的优势为目标,设计虚拟现实人机协作焊接系统的运动控制策略并研究其针对焊接任务的可靠性.远程协作焊接过程可以将空间六自由度控制器的输入信号转换为目标焊枪的位姿变化、速度变化或加速度变化.面向焊接的任务性质,设计静态位姿型、动态位姿型、速度型、加速度型四种控制策略.在虚拟现实环境下开发用于检验运动控制策略可靠性的焊接跟随试验测试分析系统,研究遥控焊枪跟随物体沿直线轨迹、曲线轨迹、空间曲线轨迹运动时,四种运动策略的跟踪精度.结果表明,动态位姿型控制策略是应用于虚拟现实人机协作焊接系统中总体表现最稳定、适应性最强的运动控制策略.     

HTS焊接模拟培训系统的现状与发展

焊接模拟培训系统是将计算机图形学、虚拟现实和视景仿真技术有效地结合到焊接培训中,使焊接培训发生革命性的改变.目前,国外一些公司和研究机构已经研发出了焊接培训系统产品,并已投入实际应用,而在国内,这个领域还处于起步阶段.介绍了一款焊接模拟培训系统(HTS),该系统由西安交通大学和中油一建针对焊条电弧焊焊工培训联合开发的焊...     

LY12搅拌摩擦焊接技术

搅拌摩擦焊接是一种新兴的焊接工艺,本文作者在立式铣床上配置辅助夹具,对LY12铝合金做了大量的搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding)工艺试验,在焊接过程中捕捉到一些与接头形成相关的理化信息,进而探讨了FSW接头的形成机理,初步优化了LY12铝合金FSW工艺参数,分析研究了搅拌头形状、旋转速度、焊接速度对FSW接头质量的影响。试验结果表明,焊接厚度为4mm的LY12铝合金,夹持器与特形指棒直径之比3：1为好,特形指棒直径与焊件厚度之比1：1为好。焊接速度选择37．5mm/min。搅抖头旋转速度选择2000r/min时,接头质量良好。本文试验结果为进一步研究开发搅抖摩擦焊接技术奠定了一定的理论与试验基础。     

07MnNiCrMoVDR低温钢的焊接及其低温冲击韧性分析

从制定低温钢07MnNiCrMoVDR的焊接及焊后热处理工艺着手,并对其母材、焊缝区和热影响区进行了低温冲击试验、不同温度断口纤维率的计算、断口宏观与微观观察及显微组织观察.结果表明,各区的低温冲击功均符合07MnNiCrMoVDR钢力学性能的要求,采取的焊接及焊后热处理工艺合理;通过断口纤维率的计算得知母材断口的纤维率高于热影响区的断口纤维率,焊缝区的最低,表明母材的低温冲击韧性最高,热影响区的低温冲击韧性高于焊缝区的,对各区显微组织的观察结果也证明了这一点.     

全数字智能脉冲弧焊电源系统设计与实现

高性能的焊接电源系统是满足脉冲焊接工艺、实现电弧精细控制、保证高质量焊接效果的关键．提出了全数字脉冲逆变弧焊电源的系统方案,阐述了电源主回路结构,详细描述了控制系统硬件电路设计,提出了基于VHDL的焊接工艺时序和焊接电弧稳定控制的主控系统软件设计方法和基于32位单片机的上位机功能定位,深入研究了可实现的抗干扰措施和提高系统实时性的方法．最后介绍了系统设计过程中所需的测试试验．结果表明,所设计的全数字智能脉冲弧焊电源具有较高的灵活性、抗干扰性和可靠性,能够满足苛刻的电弧特性要求,获得满意的焊接质量．     

焊接结构抗疲劳优化设计方法及应用

焊接结构的破坏往往表现为焊接接头的疲劳破坏,提出考虑焊接接头疲劳损伤约束的焊接结构抗疲劳优化设计方法.根据国际焊接学会(IIW)的焊接接头与部件疲劳设计评估标准,基于Miner累积损伤理论,提出虚拟疲劳试验技术预测焊接接头的累积损伤,以焊接接头的累积损伤为约束进行抗疲劳设计,采用基于试验设计的近似模型优化策略提高计算效率.采用此方法对某焊接构架进行了抗疲劳轻量化设计,选取10个设计变量,进行120次试验设计创建Kriging近似模型,在近似模型上应用序列二次规划算法进行优化设计,在结构尺寸、应力及给定焊接接头累积损伤约束下,构架重量减轻11.6%.此方法为设计过程中保证焊接结构的疲劳可靠性提供了一种新途径.     

WSE系列方波交流焊机的使用与维修

WSE晶闸管电抗器式矩形波交/直流焊机可以实现多种焊接工艺。在无焊机电路图纸的情况下,根据焊机无输出空载电压的故障现象,以焊机的基本工作原理为指导,分析故障原因,最终确定焊机无电压输出为控制电路板上整流器虚焊所致。     

三电极高速CO_2双边角焊质量及稳定性分析

对三电极高速CO2双边角焊焊接工艺进行研究,通过LabVIEW电信号采集与高速摄影分析了焊接质量及过程稳定性.结果表明,焊接中引导电流应为最大,且引导焊枪与中间焊枪之间电流差距100A左右可获得理想的焊缝成形,中间焊枪与跟随焊枪的电流差距大小对焊接质量无明显影响,且焊枪指向位置在底板为宜.在同一工艺时,随着焊接速度增大,焊接过程变得不稳定,同一焊接速度时,试验电流400/300/300A组合时焊接过程最稳定.大电流组合时,应增大焊丝之间距离以减小电弧之间的干扰.