钢管混凝土拱桥大管径拱肋环焊缝焊接数值模拟

为了研究大管径拱肋环焊缝焊接接头残余应力分布规律,用ANSYS软件对直径1 400 mm,厚度26 mm的拱肋环焊缝进行了焊接温度场及应力场数值模拟. 分析了焊接过程的温度分布云图及应力分布云图,获取了特征节点的热循环曲线,分析了焊后内外表面各残余应力分布情况及内表面残余应力形成过程. 结果表明,等效残余拉应力峰值出现在钢管内表面焊缝底部. 焊后径向和环向残余应力在内、外表面大部分区域形成压应力,轴向残余应力在内、外表面形成拉-压相间的应力分布,等效残余应力在内、外表面均为拉应力. 残余应力形成过程中,第2 ~ 7层的径向、环向、轴向及等效残余应力曲线与第1层径向、环向、轴向及等效残余应力曲线相比,除在波峰及波谷处有较小变化外,其它区域残余应力几乎不变.     

修复次数对6082铝合金焊接接头残余应力的影响EI北大核心CSCD

为了明确修复焊接对6082铝合金激光复合焊接接头中残余应力的影响,基于有限元法和仪器化压入试验,建立了激光复合焊接及MIG修复全过程的三维残余应力数值模型,研究了不同修复次数下接头中的残余应力及变形规律。结果表明:建立的数值模型能够准确预测修复接头中的残余应力;相比于原始激光-MIG焊缝,经过MIG修复后,焊缝上部熔宽增大;残余应力峰值、试板表面法向变形量都随着MIG修复次数增加而增加;经3次MIG修复后,残余应力峰值增幅为23%,法向变形量为5.4 mm。     

TA12钛合金电子束焊接组织性能及残余应力分析

采用电子束焊接TA12钛合金薄板焊缝表面成形良好,焊缝区以马氏体组织为主,细小的稀土相呈均匀弥散分布状态;随着距焊缝距离的增加,稀土相尺寸逐渐增大,数量逐渐减少,并逐渐趋于球形,沿接头呈一定的规律性分布.小孔法残余应力测试结果表明,垂直于焊缝方向残余应力以纵向应力主,应力呈梯度分布,横向应力较低;焊缝区为纵向拉应力区,应力峰值低于其屈服强度,横向应力为较小的压应力;沿焊缝试板中心区(±20 mm范围内)焊接残余应力分布趋于稳定.     

镁合金圆筒舱体DE-GMAW焊接数值模拟

为了研究AZ31B镁合金焊接接头残余应力分布规律,采用MSC.mar软件对直径200 mm,厚度6 mm的镁合金圆筒舱体环焊缝进行双电极气体保护焊（DE-GMAW）焊接温度场、应力场及残余应力的数值模拟.结果表明,焊缝及热影响区残余应力较大,远离焊缝中心处的残余应力随着距离增加而逐渐减小,除焊缝内外表面外,大部分区域的纵向残余应力大于横向残余应力,这为研究控制镁合金焊接残余应力提供了重要的理论支撑.     

纵肋–盖板裂缝重焊修复后残余应力数值分析

钢桥面板纵肋–盖板焊缝处穿透面板的裂缝通常只能采用重焊方法修复,但所引起的高焊接残余应力易导致结构再次开裂而没有达到预期的修复效果. 选取12 mm钢桥面板中纵肋–盖板裂缝为研究对象,采用子结构算法进行重焊后残余应力分布规律及焊接工艺影响研究. 结果表明,相同条件下,钢桥面板有横梁位置处纵肋–盖板裂缝重焊残余拉应力数值和分布范围均明显高于无横梁位置,采用由中间向两端的对称焊能够有效减小残余应力峰值;裂缝重焊修复过程中焊趾处纵向残余应力随焊缝长度、随坡口角度呈幂函数变化关系.     

能量排布方式对双光束激光填丝焊温度场与应力场的影响

建立了面热源＋双圆柱体热源的双光束激光焊接热源模型,并结合Marc有限元软件,对光束间距为0．6mm的双光束激光填丝焊接铝合金的温度场和应力场进行了数值模拟,分析了不同能量排布方式对焊缝熔池温度分布特征及其残余应力的影响．随着光束与焊缝中心线所成角度的减小,热源熔化效率逐渐减小;焊后焊缝区残余应力主要为纵向拉应力,能量排布方式对残余应力最大值的影响不明显,其主要影响残余应力分布区域范围和焊接工件角变形．     

基于计算机仿真的压力容器封头焊接及热处理过程分析

以压力容器封头三层焊道的焊接结构为研究对象,利用ANSYS软件对其焊接过程及热处理过程的温度场和应力场进行了分析。结果表明,焊接过程中峰值温度较为稳定,焊缝和热影响区的温度梯度较大,远离热源处的温度梯度较小,在热处理的保温阶段封头温度基本保持在550℃不变。焊后的残余应力沿着焊缝分布,外表面焊缝上的等效残余应力为295~413 MPa,最大等效残余应力位于焊缝末端处,大小为530 MPa。热处理后的等效残余应力为213~298 MPa,经过高温回火后的残余应力得到了明显改善。     

补焊长度对P92补焊残余应力的影响

基于有限元模拟软件SYSWELD,通过建立P92钢板补焊过程的三维有限元模型,计算了补焊过程的温度场及应力场分布,讨论分析了不同补焊长度对残余应力分布的影响. 结果表明,无论是横向还是纵向残余应力,较大的拉应力水平都出现在焊缝和热影响区附近,同时在母材处应力值逐渐降低. 随着补焊长度的增加,横向残余应力在结构表面中心,热影响区和焊缝位置均存在下降趋势. 对于纵向残余应力来说,随着补焊长度的增加,应力值在焊缝位置呈下降趋势,而结构表面中心和热影响区变化较小.     

混凝土电杆加固结构焊接残余应力的有限元分析

依据热弹塑性理论,建立了混凝土电杆Q235钢加固结构对接接头的三维数值分析模型,利用ANSYS有限元软件对混凝土电杆Q235钢加固结构焊接残余应力场进行了模拟计算,并分析了其应力分布特征。结果表明:焊缝及附近区域产生应力集中;相较于横截面的x、y方向应力,z向(焊接方向)的残余应力峰值较大,其拉应力峰值高于屈服强度。焊缝中心内外表面残余应力沿平行于焊缝方向的分布均为起弧端和熄弧端位置波动比较明显,中间部分变化平缓,且外表面的z向等效应力较大,达到材料屈服强度,内表面应力均较小。     

机械应变法测量TC4钛合金激光焊接残余应力

采用YAG激光对2mm厚TC4钛合金薄板进行焊接,尝试使用机械应变法对其残余应力进行测量,得到了在不同线能量作用下焊缝的外观变化及残余应力的分布规律,分析了激光焊接残余应力产生的原因。研究结果表明:机械应变法适于激光焊接残余应力的测量,其残余应力的分布跟普通熔焊相似,但拉应力区明显变窄;线能量为70 kJ/m时,TC4钛合金对接接头纵向残余拉应力峰值为604.76 MPa,约为母材屈服强度的2/3,工程应用中应加以重视;线能量越大,其焊缝越宽,残余拉应力区域越宽,且峰值残余应力越大。     

Ti2AlNb合金电子束熔透焊的数值模拟

采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点,对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明:采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓;残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性;Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3 mm的区域内;横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的;焊缝内部出现三向拉应力的状态。     

焊接速度对核压力容器焊接残余应力的影响

采用ANSYS有限元分析法,并利用热-结构耦合及生死单元技术,模拟不同焊接速度对核压力容器上马鞍形焊缝焊后残余应力的影响。通过分析焊后温度场和应力场,发现焊缝中心的残余应力最大,随着距焊缝中心距离的增加,应力逐渐变小。其中焊接速度为450 mm/min和400 mm/min时焊后等效应力变化趋势基本吻合,而420 mm/min时焊后的应力值略高于其他两种。     

铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟

采用热弹塑性有限元方法,对铝合金薄板脉冲TIG焊接接头的焊接应力进行了三维数值模拟,考虑材料性能随温度的变化,对焊接残余应力进行测量.结果表明,铝合金薄板中的焊接应力产生、发展很快,加热结束后不久应力便趋于稳定.热源前缘和两侧区域存在数值很高的纵向和横向动态压应力,焊缝中心的纵向残余拉应力低于母材的屈服强度,距焊缝中心10 mm处的最大纵向残余拉应力达到母材的屈服强度,并且拉应力区较宽,远离焊缝区域的纵向残余压应力数值较大,因此铝合金薄板焊接结构易发生动态和焊后失稳,横截面上纵向残余应力的数值模拟结果与实测结果基本一致.     

环形构件激光束钎焊过程的有限元模拟

对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行了有限元模拟。分析采用轴对称模型和热力耦合的有限元方法，并假定沉积到钎缝表面的激光束能量满足Gauss分布。结果表明，焊接温度场分析得到的熔池大小与金相分析得到的焊缝几何尺寸比较一致；在离钎缝2．5mm以内的区域，焊接残余应力非常大，材料发生塑性屈服，环向应力大于轴向应力，从而使得铍环容易发生轴向开裂；远离钎缝区域，铍环内外表面同时发生向内的径向收缩，离钎缝1mm范围内，铍环外表面向外膨胀，内表面继续向内收缩；焊接残余应力主要分布在离钎缝15mm以内的区域。     

Residual stress analysis of 7075 aluminum alloy after vacuum electron beam welding

The residual stresses distribution of 7075 aluminum alloy in vacuum electron beam welding joint was numerically simulated using nonlinear finite element method. The result shows that the longitudinal residual stress is tension stress along weld center and the stress peak value appears in the middle of the welded seam; the transversal residual stress is compression stress ; the residual stress in thickness direction is very small.     

Numerical simulation of DE-GMAW of magnesium alloy cylinder

Double-electrode gas shielded arc welding( DE-GMAW) was used to weld the magnesium alloy cylinder with the diameter of 200 mm and the thickness of 6 mm. In order to study the residual stress distribution of AZ31 B magnesium alloy welding point,numerical simulation of welding temperature field,stress field and residual stress were carried out by MSC. marc software. The results show that the residual stress in the weld and the heat affected zone is large,and with the increase of the distance away from the weld center,the residual stress decreases. In most areas,the longitudinal residual stress is greater than the transverse residual stress( except for the inside and outside surfaces of the weld),all of which provides theoretical support for the study of magnesium alloy welding residual stress.     

缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元分析

采用直径为2.4 mm的7根分焊丝,其中一根分焊丝（称为中心丝）位于中间,其余6根分焊丝（称为外围丝）围绕中心丝绞合组成直径为7.2 mm的缆式焊丝.试验用22 mm厚DH36船用钢板进行平对接缆式焊丝埋弧焊,采用小孔法对焊接接头进行残余应力测试;基于热弹塑性理论,建立缆式焊丝埋弧焊残余应力有限元数值分析模型,利用ANSYS软件对缆式焊丝埋弧焊残余应力进行模拟计算.结果表明,缆式焊丝埋弧焊的应力分布特征和幅值与单丝埋弧焊相近,纵向应力在焊缝及近缝区表现为拉应力,应力峰值为363 MPa;横向应力较小,焊缝上下部位呈现拉应力,中间呈现压应力.     

基于轮廓法测试镍基高温合金惯性摩擦焊接头内部残余应力

采用轮廓法(contour method)测试小直径FGH96镍基高温合金惯性摩擦焊接接头的内部环向应力。详细介绍了轮廓法测试步骤,包括试样切割、切割面轮廓测试、数据处理和有限元分析;获得了FGH96镍基高温合金惯性摩擦焊接接头内部环向应力分布全貌并分析其分布特征。测试结果表明:镍基高温合金惯性摩擦焊接接头的焊缝中心位置环向应力为非常大的拉应力,峰值拉应力为1200 MPa,达到材料室温时的屈服强度;焊缝区域(距焊缝中心±5 mm区域)近内壁区域的环向应力大于外壁区域环向应力,垂直焊缝方向的环向应力变化梯度非常大;远离焊缝区域,焊缝两侧的环向应力不对称。