固定电弧等离子弧焊接热传导的数值计算

针对固定电弧等离子弧焊接过程建立了二维稳态热传导模型 ,在模型中考虑了工件表面与周围环境换热及辐射散热对整个焊接热过程的影响 ,并且将焊接电流在流经工件时产生的焦耳热作为热能方程的源项进行计算。针对所建立的模型 ,采用大型商业软件PHOENICS(Parabolichyperbolicorellipticnumericalintegrationcodeseries)对工件中的温度场以及电流密度的分布进行了计算。采用该软件对焊接热过程进行数值模拟 ,可以很方便地对求解变量和边界条件进行操作 ,显著提高了效率。比较结果显示 ,计算结果与实际测量结果吻合良好     

焊接温度场和应力场的热弹塑性有限元分析

针对低碳钢薄板件TIG对接焊工艺 ,应用双椭圆分布热源模型 ,建立了TIG对接焊三维温度场有限元数值分析模型 ,将温度场有限元解同实验结果进行了比较 ,两者吻合较好。在此基础上 ,考虑材料非线性并采用热弹塑性有限元方法 ,得到了不同时刻热应力场的演化过程 ,为焊接残余应力和变形的研究打下了基础。     

飞剪齿轮箱非线性有限元分析

针对某轧钢厂棒材曲柄飞剪齿轮箱焊接处产生的裂纹问题,采用有限元法进行计算。建立了箱体的整体装配模型,计算出10个轴承孔处的受力大小和方向,按正弦规律施加在轴承孔内表面;同时在各实际接触部位设置接触单元,并考虑螺栓的预紧力,对箱体进行机械应力计算。计算结果表明箱体整体静强度满足要求,正常工作时不会产生疲劳开裂,开裂原因需进一步分析箱体的动态杼『生确定。     

焊接过程热传导系数反演法

由传热学基本方程，推导出了由温度场全场信息反演热传导系数的数学模型。证明了焊接过程热传导系数反演法的可行性。结合红外热象法与热电偶测量了LY2铝合金固定TIG点焊过程的焊接温度场。参照温度场全场信息，通过计算分别获得了加热和冷却过程热传导系数随温度变化曲线。结果表明，焊接过程中温度变化方向对热传导系数的影响是显著的，即出现“滞后”现象。此方法可为准确模拟焊接温度场、应力应变场奠定基础。     

ZAlCu4合金凝固过程相变热传导的有限元分析

根据相变热传导的等效热容法有限元理论，对ZAlCu4合金凝固过程的温度场进行了瞬态求解，分析铸件长度方向上各点处的温度值随时间的变化关系，以及在不同时刻长度方向上各点的温度分布。计算结果与实测值吻合得较好，这为模拟ZAlCu4合金在凝固过程中微观组织的演化过程奠定了理论基础和前提条件。     

基于热传导的热丝TIG焊接技术

基于热传导方式构建热丝TIG焊接装备,建立热丝温控数学模型,并验证此温控数学模型在一定送丝速度区间内能够将焊丝温度维持在220℃,误差范围±5℃。开展220℃热丝TIG焊与普通TIG焊的对比试验。结果表明:基于热传导的热丝TIG焊能够改善焊接成形,提高送丝速度和焊接速度。在获得质量接近的焊接成形时,由于热丝TIG焊焊丝对电弧的激冷作用较小,因而220℃热丝TIG焊的打底焊接效率较普通TIG焊提高了约100%,填充盖面焊接效率提高了约200%。此外,在获得质量接近的焊接成形时,其焊缝区显微组织较普通TIG焊的更为细小,焊缝区硬度略高于普通TIG,两种焊接接头力学性能良好,断裂位置均在ASTM A106钢母材。     

S355钢焊接温度场和应力场有限元分析

S355钢作为低合金钢,在焊接过程中会伴随着固态相变现象.在考虑S355钢的固态相变效应基础上,建立了焊接过程的热弹塑性有限元模型.通过引入相变转变模型、相变塑性和相变体积模型,计算获得焊后组织分布云图,并分析了焊缝和热影响区典型节点的组织演变规律.结果表明,与不考虑固态相变效应相比,紧邻焊缝两侧的热影响区的Mises...     

钢管相贯节点焊接残余应力与热损伤的非线性有限元分析

分析钢管相贯节点的残余应力是研究其极限承载力和疲劳寿命不能回避的问题。针对K形钢管相贯节点焊接时的热作用特点,通过对焊接过程中加热与冷却温度场的正确描述,并采用相应的热传导数学和物理模型,进行温度场和应力场的耦合计算,考虑钢材热物理、力学参数随温度变化的非线性性能,得出的残余应力分布规律与残余变形,比较理想地与节点试验的破坏模式相吻合。针对相贯节点试验中支管屈曲的破坏形式,提出了焊接热损伤的概念和机理。     

PDC钻头焊接强度的有限元分析

基于有限元软件ANSYS对金刚石复合片(PDC)钻头焊后接头进行数值模拟,分析了焊接接头在不同焊缝厚度时残余应力大小及分布情况,并做了试验验证,其模拟结果与试验结果基本吻合.该分析方法为制定焊接工艺以控制残余应力提供了一定指导作用.     

焊接非线性大梯度应力变形的高效计算技术

焊接应力变形具有高度非线性大梯度特征,其数值计算涉及到材料、几何与组织的非线性问题.基于热弹塑性有限元的焊接应力变形计算能全面反映焊接的温度场、应力变形场及其变化规律,对深入理解焊接过程起着越来越重要的作用.然而焊接热弹塑性有限元的复杂计算过程和高耗时性使得如何进行高效的焊接计算成为备受关注的学科前沿,正在逐步形成具有严格科学性的焊接应力变形高效计算技术.研究了这一领域的研究成果与进展,对焊接应力变形高效计算技术进行了分类,并探讨了其发展趋势.     

基于有限元和最优化方法的淬火冷却过程反传热分析

淬火过程换热系数的求解是反向热传导问题中的一种不适定和非线性问题．本文提出了一种求解淬火过程随温度变化的换热系数的新方法,该方法把有限元方法引入反向热传导问题,根据实验测量的温度曲线,结合使用最优化方法中的进退法和试探法确定合理的边界换热系数．为了使进退法适用于该类反传热问题,对其算法进行了改进,并用其确定换热系数优化的搜索区间,然后用试探法(黄金分割法)在搜索区间内找到换热系数的最佳值．在计算过程中,利用有限元法可以方便地计算出各个单元在整个过程的相变情况,得到各单元在相应时间段所产生相变潜热,并将各单元的相变潜热与单元温度场进行耦合计算．     

低温两相区渗碳浓度场的非线性有限元法模拟

采用有限元非线性算法,通过增加相区移动边界条件,对２０钢工件的低温渗碳二维浓度场进行了模拟,其中扩散系数与碳浓度之间的关系有杉了Ａｇｒｅｎ表达式。在模拟结果的基础上,进上步讨论了渗碳温度对低温两相区渗碳浓度场的影响。     

轴对称热弹塑性应力有限元分析在焊接中的应用

本文运用热弹塑性理论,给出了轴对称条件下热弹塑性应力有限元分析关系式。所编制的轴对称热弹塑性应力分析程序考虑了温度对材料性能的影响以及进入塑性变形后卸载问题和应变硬化问题。利用该程序对补焊时的应力分布进行了实例分析。结果表明,该程序可以作为了解轴对称条件下热弹塑性应力的有力工具。     

夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用

夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响。将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响,不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致,在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响。     

焊接热源有效利用率的测试计算法

给出实际热输入值是正确求解焊接热弹塑性问题和焊接残余应力与变形问题的前提;因而,准确地确定热源有效利用率η,在焊接力学的发展中是一个急待解决的命题。本文推荐采用的“测试计算法”提供了一个能够准确、简捷地求得η值的新途径。引入被焊材料的熔化潜热系数后,给出了线热源加热焊缝金属至熔化温度(处于液态)时的实际热有效利用率ηt 的表达式。在四种不同类型的薄板材料上进行了钨极氩弧焊试验,测试计算结果与理论值相符合。理论推导与试验结果均证明,形成焊缝所需要的线能量的无量纲数值等于焊缝金属熔化热有效利用率ηt 的倒数。文中给出的焊接规范参数选择原则也适用于符合线热源条件的其它熔焊热源。η值不但与焊接工艺方法、规范参数有关,而且也随被焊材料的热物理特性不同而异。     

ELEMENT SELECTION OF THREE-DIMENSIONAL NON-LINEAR FINITE ELEMENT ANALYSIS ON THE QUENCHING PROCESS OF THE COMPLEX-SHAPE WORKPIECE

1.IntroductionThecomputersimulationofquenchinghasbeenvaluedincreasinglyandputintoindustrialappllcationll--4].Inordertomakesimulationbemoreclosetothepracticalsituationandenlargeitsindustrialapplications,thefollowingthreeproblemsneedtobesolved:1)theshapecomplexityoftheworkpiece;2)thecouplingofmulti-field;3)thehighdegreeofnonlinear[2--6].Atpresent,FEMhasbeengenerallyadoptedonthecomputersimulationofquenching.Withtheextensiveutilizationofthelarge-scalecommercialFEMsoftware,itisatrendthattheprogr…     

隐式静力和显式动力有限元在轧制过程模拟中的应用

对隐式静力和显式动力弹塑性有限元的理论进行了分析 ,并将这两种算法应用于轧制过程的模拟计算中 ,计算结果基本相符。由于隐式算法需要迭代过程 ,并且需要调整迭代以便达到收敛的过程 ,计算效率不高 ,而显式算法不需要迭代过程 ,还可以采用质量缩放等技术 ,故计算效率较高     

内压与焊接残余应力共同作用下高温管道蠕变有限元分析

利用大型有限元分析软件Abaqus的多次顺次耦合功能,先对P91钢高温主蒸汽管道焊接接头焊态和焊后热处理状态进行残余应力分析,然后采用Norton蠕变本构关系,根据P91耐热钢在625℃下焊缝、热影响区和母材的不同蠕变参数,对内压以及内压与热处理后残余应力共同作用下的接头蠕变进行有限元分析,分别得到了焊接残余应力和焊后热处理残余应力的分布规律,同时预测了在高温环境下服役105h后蠕变应变分布.结果表明,由于高温管道的壁厚以及约束等影响,焊后产生了较大的焊接残余应力,通过焊后热处理可以有效地降低焊接残余应力.但由于热处理残余应力的存在,仍对高温管道焊接接头的蠕变有较大影响,并且在焊缝与热影响区的交界处存在着较大的蠕变应变.     

在随机载荷下构件的动态有限元分析及疲劳强度计算

在工程中,很多机械构件都承受随机载荷。本文通过对φ1200圆锥破碎机测试,对设备中的动锥部分进行了动、静态有限元计算。应用SAP5线性有限元程序,通过模拟动力环境,计算出主轴在旋转过程中的应力变化情况,从而得出最大应力方向和应力谱,並用雨流法对其进行了疲劳强度计算。同时对动锥模态也进行了计算和分析。     

大圆钢轧制三维塑性变形有限元模拟

使用ANSYS/LS-DYNA通用有限元分析软件对大圆钢轧制过程进行模拟仿真,得到了采用成品前单圆弧椭圆孔型的大圆钢轧制的等效应力场、等效应变场,分析了轧件横截面的等效应变和等效应力分布情况。成品前孔型改为双圆弧椭圆孔型后重新模拟轧制过程,根据模拟结果比较,得出采用成品前双圆弧椭圆孔型有利于改善成品道次的应力、应变分布。