电铆焊焊孔间距对货车侧墙焊接变形的影响

针对货车侧墙采用电铆焊焊接时的变形控制问题,文中采用组合热源模型对电铆焊热源进行了模拟,并验证了模型的准确性,取适当的电铆焊接头并通过顺序热力耦合计算了其固有应变,利用固有应变通过弹塑性有限元法研究了焊孔间距对货车侧墙结构焊接变形的影响,并对模拟结果进行了验证。结果表明:在试件底板中央焊接变形最大,顶角位置的焊接变形最小;随着焊孔间距的增大,试件的焊接变形减小;模拟结果与试验结果吻合。     

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%.     

激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头影响的模拟试验分析

建立304不锈钢T形接头三维有限元模型,研究激光电弧复合焊接顺序对304不锈钢T形接头热变形及残余应力的影响. 采用高斯面热源加高斯锥形体热源组合的热源模型,模拟激光电弧复合热源,并通过304不锈钢激光电弧复合堆焊工艺试验验证数值模拟激光电弧复合焊接过程的可靠性. 结果表明,焊缝截面熔池形貌的数值仿真结果与焊接工艺试验结果吻合较好,该热源模型能有效模拟激光电弧两种热源的复合作用. 确定多种焊接顺序方案,分析不同焊接顺序下T形接头温度场、残余应力和热变形情况,激光电弧复合焊接顺序对T形接头残余应力及热变形均有影响,通过对比不同顺序下残余应力值及热变形量发现,顺序焊接能有效减小焊接残余应力,同时反向焊接产生的热变形量最小. 综合分析,不锈钢T形接头顺序反向焊接的效果最佳.     

铝合金模板焊接变形数值模拟

基于有限元软件SYSWELD,数值模拟铝合金模板结构在不同焊接顺序下的焊接变形,通过对焊接热源、温度场和焊后变形的模拟与试验,验证了模型的可靠性。分析了不同焊接顺序对铝模板结构焊接变形量的影响规律,研究表明,构件在厚度方向(z向)均产生正V形的角变形,由外侧向中心对称焊接的焊后变形量最小,x、z方向最大变形量分别为0.238 mm和1.270 mm。     

堆焊补强对汽轮机密封气缸变形的影响

在有限元分析软件Abaqus中运用顺序热力耦合的方法对汽轮机密封气缸的堆焊补强进行焊接变形的计算。热源模型采用Fortran语言编写的双椭球移动热源,同时为了更加贴近实际情况,在焊缝处采用了生死单元技术进行模拟填充,得到该部件的温度、应力、变形场的分布。将数值模拟的结果与实际焊接试验的结果进行对比,发现具有极高的契合度。因此,该案例可对于汽轮机其它部件焊接变形的控制提供借鉴。     

焊接数值模拟中以温度为控制变量的高效算法

对焊接数值模拟中的各种加速计算方法进行了细致研究,并在分段热源法的基础上提出了温度函数法.和分段热源法相比较,温度函数法将焊接数值模拟中的控制变量由热量转变为温度,增加了焊接温度场的可控制性,并提高了模拟温度场在模型宽度和厚度方向与实际焊接温度场的一致性.文中通过铝合金薄板搅拌摩擦对焊的模型对温度函数法进行验证.结果表明,温度函数法得到的残余应力和变形结果与移动热源方法得到的结果具有一致性,并且和实际试验测量结果吻合,计算效率有大幅度的提高,能够达到工程应用的需要.     

基于固有应变法的地铁侧墙FSW焊接变形仿真

针对地铁列车铝合金地铁侧墙焊后变形问题,基于顺序热力耦合法和固有应变法,建立了完整的6005A-T6铝合金地铁侧墙搅拌摩擦焊有限元模型,并对其焊接变形进行仿真预测。首先,运用组合热源和顺序热力耦合方法,对侧墙局部结构进行三维热弹塑性有限元分析,提取结果并计算固有应变;然后采用固有应变法对全尺寸地铁铝合金侧墙模型进行弹塑性计算,获得地铁侧墙结构的焊接变形结果,并与实际测量值进行对比分析。结果表明,模拟计算得到的焊接变形趋势与实验结果相同,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在20%以内,为地铁侧墙的实际生产提供了理论依据。     

焊接顺序对Q345qD钢厚板焊接接头残余应力和变形的影响

基于ABAQUS有限元软件的热弹塑性分析方法,分析了32 mm厚Q345qD钢对焊接头在熔化极气体保护焊下的残余应力和残余变形。结合试验测试和数值模拟,研究了4种不同焊接顺序对焊接接头残余应力分布和残余变形的影响。采用ABAQUS软件中的单元生死技术模拟焊接过程,热源模型采用双椭球体积热源。结果表明,数值模拟结果与试验结果相符,改变焊接顺序对温度场影响不大,两侧焊道单次交替焊接相比两侧焊道多次交替焊接的横向残余应力整体应力较小,最大值从356 MPa降到278 MPa,降低了21.91%;而两侧焊道多次交替焊接的纵向残余应力整体应力较大,纵向残余应力最大值从303 MPa升到368 MPa,增加了21.45%。与两侧焊道单次交替焊接相比,两侧焊道多次交替焊接的厚度方向变形较小,最大值从1.67 mm降到0.04 mm,降低了97.60%。     

铝合金列车侧墙搅拌摩擦焊变形模拟仿真与工艺优化

以铝合金车体侧墙搅拌摩擦焊过程为研究对象,应用数值模拟技术开展焊接变形的研究及控制。基于分段温度函数法的高效计算方法,建立了该焊接结构三维有限元模型,得到结构焊后的变形分布,焊接变形呈马鞍状,结构面外变形约1.7 mm。为减小焊接变形,提出了三种不同焊接顺序和方向优化方案,并分别进行了数值模拟。结果表明,从中间向两边进行分段焊接可减小焊接变形50%,而单纯改变不同焊缝的焊接方向,对变形几乎没有影响。     

高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

列车转向架侧梁焊接应力场数值模拟

利用有限元分析技术建立了列车转向架侧梁箱形焊接结构的有限元模型,对侧梁T型接头的三层12道焊缝的TIG焊接过程进行了应力场的数值模拟。转向架侧梁焊接仿真结果表明,侧梁上四条焊缝不同层间采用不同的焊接顺序,其残余应力是不同的,随着焊接层数的增加其残余应力逐渐减小,说明选择合理的焊接顺序能够降低焊接结构中的残余应力;焊趾处的应力随时间变化的图形上有12个波峰,分别为焊接12道焊缝时对焊趾处的影响,其最大应力已经远远超过材料的屈服强度,并在冷却的过程中应力逐渐减小。转向架在焊后发生了一定的挠曲变形,主要变形为沿着y方向的变形,最大变形量为12.3 mm,x方向和z方向的变形比y方向的变形小了一个数量级。     

机车车辆大型长直弦梁焊接变形预测

基于MSC.Marc通用有限元软件平台开发高效的增强移动热源模型，并采用热-弹-塑性有限元法和增强移动热源模型，对长度为13 832 mm的机车车辆大型长直结构焊接变形进行了数值模拟.同时测量了长直结构的焊接变形，并与数值模拟结果进行比较，验证了所开发的有限元计算模型对长直结构焊接变形的准确性与可行性，随后，采用所开发的计算方法分析了不同焊接顺序对机车车辆大型长直结构焊接变形的影响.结果表明，焊接顺序对焊接变形的模态和大小均有显著影响，通过调整焊接顺序能够大幅减小焊接变形，试验结果指导了大型长直结构的实际生产，并且缩短了工艺开发周期.     

司机室焊接变形研究与控制

铝合金广泛应用于轨道车辆生产,而铝合金线膨胀系数较大导致其焊接变形的控制成为制造中的瓶颈问题,由此造成的部件平面度超差等情况频繁出现.焊接变形不仅影响部件的制造过程,而且影响部件的使用性能,同时也影响生产效率.焊接变形可通过优化焊接顺序、焊接方向、预置反变形等措施来减小.焊接变形减小可降低调修难度,缩短调修时间,降低生...     

焊接顺序对Q370qE桥梁钢焊接残余应力的影响

利用数值模拟和试验的方法,采用考虑材料性能、双椭球体积热源的顺序耦合热力有限元模型研究了焊接顺序对Q370qE桥梁钢十字接头残余应力的影响.通过对比数值模拟和小孔法实验测得的焊接残余应力,验证了有限元模型.针对实际焊接时所选择的焊道焊接方向,对十字焊接在不同焊接顺序下的残余应力进行模拟.结果 表明,焊接顺序显著影响十字...     

基于Sysweld的货车端墙焊接变形数值模拟

货车的端墙是由薄板构件组装而成的,在焊接过程中由于焊缝处收缩力的作用导致端墙板失稳,不可避免的产生了波浪变形。过大的变形量不但影响端墙结构的外形美观,而且影响了货车的产品质量,因此有必要减小焊接变形。根据端墙结构建立其几何模型、划分网格、设置热源参数,使用焊接专业软件Sysweld模拟计算在相同热输入下的不同焊接顺序的变形量,从而得出焊接顺序、焊接方向调整对变形的改进效果,为生产提供参考依据。     

三明治板约束电弧窄间隙焊接温度场模拟

建立了适用于焊剂片约束电弧窄间隙焊接温度场有限元模型,以及由高斯面热源与改进的三维锥体热源的复合热源模型,对厚度为5 mm的BS960高强度钢三明治板应用ABAQUS进行了约束电弧焊接数值模拟,并获得了BS960高强度钢焊接温度场的分布特征及焊接过程热循环曲线。结果表明:模拟获得的焊缝形貌特征与实际基本吻合,模拟所得的温度场结果与试验所得结果相近,验证了所建立的热源模型在计算焊剂片约束电弧窄间隙焊接温度场的可行性,为后续应力应变的研究和密集焊缝下整板变形控制研究打下了基础。     

基于复合热源模型的Al-Mg-Zn铝合金脉冲MIG焊接模拟

针对脉冲MIG焊接试验过程建立了复合热源模型,并采用有限元软件ABAQUS对板厚15 mm的Al-Mg-Zn铝合金进行了多层多道脉冲MIG焊接的传热过程数值模拟. 根据复合热源和单一双椭球热源进行计算对比. 结果表明,该组合热源可以较好的模拟脉冲MIG焊接不同道次的熔池形貌,并且降低热源校准难度. 同时,基于建立的复合热源模型,文中引入非线性弹性边界条件表征实际夹具工装,对脉冲MIG焊接过程的应力和变形分布进行仿真模拟,其中焊后变形分布规律和试验测量具有较好的一致性.     

双层不锈钢车体底架鱼腹侧墙焊接变形控制研究

文中以双层不锈钢车体底架鱼腹侧墙焊接变形为研究对象,对采用熔焊与点焊焊接工艺的底架鱼腹侧墙部位产生焊接变形的原因进行分析,通过改进焊接顺序,改善点焊焊接工艺,选择合理的熔焊与点焊焊接参数等措施,降低了底架鱼腹侧墙骨架变形,减少了调修工作量,保证了底架鱼腹侧墙平面度,满足精益生产要求。     

轨道车辆大型结构件焊接变形及残余应力有限元分析

采用热弹塑性有限元方法对轨道车辆大型结构端墙部件焊接过程进行了数值模拟,并对其焊接变形和残余应力计算结果进行了分析。结果表明,端墙整体焊接变形较小,上顶板和端墙板部件边缘位置由于结构约束相对较小而出现较大变形,最大变形量在2. 88 mm左右。门立柱、端墙板与横梁连接位置焊缝分布密集且有交错,相邻焊缝相互影响,导致残余应力分布状态复杂,且高应力(150～180 MPa)分布范围较广。沿垂直焊缝中心方向提取残余应力路程曲线发现,在高应力区,两端的应力水平略高于中间位置。这是由于两端的熔合线位置受到比中间熔池区更大的约束,导致了更高的残余应力。最后将模拟结果与试验测量值进行了对比,发现两者吻合良好,从而验证了所建立有限元模型的准确性。     

焊接方向对钛合金H型桁条-蒙皮结构双激光束双侧同步焊接变形的影响

通过有限元模拟,对比分析了三种焊接方向下双激光束双侧同步焊接TC4钛合金H型桁条-蒙皮薄壁结构的变形差异。热源模型采用组合热源,能够有效体现出激光热源在表面以及熔深方向上的能量分布。将模拟变形结果结合三维扫描实际测量,验证了模型的可靠性。试验结果表明,冷却结束后,构件中部变形较大,两端变形较小,变形主要集中在高度方向上。三种焊接方向中,从桁条中间到两端焊接的整体变形最小。