基于SYSWELD软件的TC4电子束焊接过程的数值模拟

基于有限元软件SYSWELD对14mm厚TC4钛合金平板电子束焊接过程进行三维实时动态模拟的研究。通过对温度场、应力场以及变形的模拟计算，并结合相应的试验验证，提出了一种焊接过程数值模拟的分析方法，这种方法为掌握实际电子束焊接过程中温度和应力的变化规律提供了方便，也更有助于优化结构设计，指导焊接工艺。     

超声波塑料焊接温度场的数值模拟

针对在超声波塑料焊接瞬时、高温、高压情况下温度难以全面准确测量的特点 ,采用数值模拟的方法对温度场进行模拟 ;用高分子材料的动态热力学分析方法来分析超声波塑料焊接的生热量 ;通过试验 ,用焊接层的厚度来验证数值模拟的结果 ,并分析了试验结果和模拟结果之间误差的原因     

激光焊接温度场数值模拟的研究现状

简单介绍了激光焊接技术,通过分析软件建立激光焊接模型进行有限元数值模拟,研究了激光焊接下的温度场分布,讨论了进行激光焊接温度场数值模拟中一些关键问题,并着重讨论了焊接热源的选取问题,同时指出了未来的研究方向。     

GH4169高温合金惯性摩擦焊接温度场的数值模拟

根据惯性摩擦焊接过程的特点,结合摩擦学理论在研究了摩擦焊接摩擦面生热变化规律的基础上,建立了一个基于二维轴对称的有限元法传热计算模型.利用该模型可以模拟计算惯性摩擦焊接瞬态温度场的分布.并对同质材料GH4169-GH4169焊接进行了实例计算.用热电偶点焊在工件的表面的方法对GH4169-GH4169焊接过程中的温度变化进行了计算机实时多点测量.结果证实计算结果与试验数据符合良好.从而该模型可为进一步研究惯性摩擦焊接应力场、应变场和缩短量以及优化焊接工艺参数提供有效的依据.     

深熔激光焊接熔池温度场的数值模拟

利用旋转Gauss曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型.利用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了不同焊接速度下的温度场分布云图和"钉头"状的熔池形状.数值模拟结果与试验结果基本吻合.     

汽车尾气歧管净化器焊接加工的数值模拟

通过Pro/E对汽车歧管净化器进行了三维建模,利用Visual-mesh软件进行了网格划分,采用焊接仿真软件SYSWELD对焊接热源模型进行校核并对焊接过程进行了模拟分析,获得了歧管温度场与应力场及变形的分布情形。结果表明,歧管在焊接过程中,焊缝单元处的温度随着焊接的进行迅速升高,但其温度场形态在整个焊接过程中基本不发生变化;焊接应力和变形由于装卡方式的不同以及焊缝处局部的加热熔化与冷却,产生了纵向和横向收缩变形。研究结果有助于歧管焊接工艺的改善。     

国内外铸造过程应力场数值模拟技术的研究进展

近几年来，出于分析铸件中常出现的热裂、变形等问题的需要，凝固过程应力场、应变场数值模拟技术的研究日益受到重视，铸造过程温度场、应力场数值模拟技术的研究是铸造工程领域的前沿课题。本文介绍这一领域的研究进展情况，分析了存在的问题及发展方向。     

矿井提升机制动盘温度场与应力场的数值模拟

基于热传导理论和热弹性力学理论,对矿井提升机的制动过程进行了数值模拟。分析了制动过程中制动盘表面上边界条件的变化规律,并着重探讨了制动过程中制动盘表面对流换热系数的计算方法。在变物性的前提下,依据实际的几何尺寸,建立矿井提升机制动盘循环对称三维有限元模型,研究不同制动工况下制动盘的温度场和应力场分布。文中还对热应力的计算方法进行了探讨,并分析比较了各种方法的优劣性。研究结果表明:制动盘的温度应力分布与制动初始速度和加速度的大小密切相关。本研究为提升机提升速度和制动加速度的优化和高性能制动系统的设计开发提供了重要的参考依据。     

焊接温度场与力学场模拟的研究进展

综述了国内外有关焊接温度场与力学场模拟的最新研究进展，主要内容包括焊接温度和力学场模拟的基础理论，关键模型及模拟方法，对焊接温度场，显微组织转变及焊接残余应力的耦合分析进行了讨论，介绍了几种典型的焊接模拟专用软件以及并行有限元分析技术。     

正交接管焊接残余应力的三维有限元模拟

对正交接管焊接接头的温度场和应力场进行了数值模拟。选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和相变的影响,采用内部热生成和振幅曲线的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程。获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析。     

三层不锈钢板电阻点焊温度场数值模拟

根据三层不锈钢板电阻点焊熔核形成过程,建立了模拟三层板点焊温度场的轴对称有限元模型。在分析了三层板点焊的热电过程基础上,计算结果表明三层板点焊熔核初期是先形成包含中间板和上下工件/工件接触面的较小的熔核,随时间延长,熔核再沿轴向和径向逐渐长大的过程。通过试验验证表明,数值模拟结果与实际吻合良好。该模型为进一步的电阻点焊多层板的温度场和应力场分析提供了基础。     

分布式网络化焊接数值模拟系统的研究

根据焊接数值模拟的特点及企业进行数值模拟的困难性,提出了分布式网络化焊接数值模拟的基本思路,并建立了系统基本构架,介绍了系统功能。对实际焊接过程进行了数值模拟,结果表明,采用分布式网络化焊接数值模拟系统,用户不需熟练掌握专门技术便可进行焊接数值模拟,可有效减小数值模拟的工作量,提高生产效率,降低焊接结构的制造成本,提高企业对市场的响应速度和竞争能力。     

2014铝合金搅拌摩擦焊接过程数值模拟

将搅拌摩擦焊接过程中材料的流动看作是层流、粘性、非牛顿流体绕过旋转的搅拌头探针,并基于流体力学理论,建立了三维搅拌摩擦焊缝金属塑性流动的数值分析模型。提出了一种联合粘度场、速度场对焊接区域进行划分的方法:搅拌头周围的η0(材料粘度值)内易流动区域对应于焊核,η0外围与η1粘度带之间的区域对应于TMAZ区。三维模拟中材料的垂直方向流动与“标记嵌入技术”流变可视化试验结果吻合较好:靠近探针的区域内,回撤边中下部的材料向上运动,前进边中下部材料向下运动。焊接速度过高,搅拌头轴肩与探针过渡处的易流动区容易发生材料的分离运动,实际焊接中在此处容易产生空洞缺陷。     

多道焊温度场数值模拟及其分布规律的研究

采用单元"死活"的方法进行了三维状态下低碳钢多层多道焊温度场的数值模拟,实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,计算结果与试验结果十分吻合。在此方法的基础上进行了厚板LY16高强铝合金多层多道焊的数值模拟,对其温度场分布规律进行分析,研究了焊道间隔时间对温度场分布的影响,通过计算每一焊道节点的最大温度升高值做出了节点最大温升一节点距焊道中心线距离关系曲线,根据此曲线可在实际焊接中方便地预测构件焊后不同部位的组织和性能。     

铝合金薄板焊后碾压控制焊接应力变形的数值模拟

采用三维弹塑性有限元法对铝合金薄板的焊后冷碾压过程进行数值模拟,研究焊后冷碾压工艺对铝合金薄板焊接残余应力重新分布的影响以及矫正焊接变形的效果。通过建立两种不同的碾压计算模型发现,在碾压计算过程中只有考虑焊接残余应力场的影响,才能得到与试验测量结果相一致的碾压后残余应力分布。研究结果可用于实际碾压工艺的优化。     

基于FEM的电磁缩径耦合场数值模拟

对管件电磁缩径的磁场力和动态变形进行了耦合场FEM数值模拟。应用ANSYS计算作用在管件上的瞬态磁场力,然后以该力为边界条件模拟工件高速变形,实现管件变形与磁场力之间的耦合。研究结果表明,作用于工件的磁场力及其径向变形分布不均匀;工件变形可以间接说明磁感应强度和磁场力的分布;工件变形较大时,全耦合模拟结果较半耦合模拟更合理,而变形较小时,二者模拟结果相近。管件变形的模拟值与测量结果吻合较好。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接过程的数值模拟

在确定混流式水轮机转轮简化模型、解决分段焊焊接热源加载的问题及解决各独立实体间接触边界节点不重合的热传导问题的基础上,对转轮模型焊接过程的温度场与应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中各起弧点的热循环曲线、纵向应力的演变规律与焊后应力场的分布情况。结果表明:焊后应力的峰值出现在叶片与上冠或叶片与下环接触面附近的叶片上。这个结果可以较好地解释水轮机转轮叶片疲劳裂纹的产生和扩展的失效行为。     

电子束焊接数值模拟中分段移动双椭球热源模型的建立

直接利用移动双椭球热源模型对电子束焊接过程进行数值模拟时,计算量庞大,计算效率低下。为此,在移动双椭球焊接热源模型的基础上,经分析推导得到了分段移动双椭球热源数学模型,并通过实际的物理试验和数值模拟对该模型进行了验证。结果表明,采用该热源模型可以在保持良好计算精度的基础上极大提高计算效率,使模拟实际复杂焊接构件的焊接过程成为可能。     

圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的数值模拟

圆柱体在普通平板间镦粗时应力场的数值模拟。基于平衡方程及塑性条件，应用刚塑性力学模型，以实际试件的外形作为边界条件而解决了问题，求出了原高径比Ｈ。／Ｄ０＝２．３３的圆柱体在压下率为１５％～５０％情况下的内部应力场。这与物理模拟定性试验吻会，且进一步证明与完善了刚塑性力学模型的拉应力理论     

400 Mpa超细晶粒钢直流电阻闪光对焊接头组织的数值模拟

对超细晶粒钢直流闪光对焊过程进行了有限元分析.根据计算的焊接温度场和基于EDB模型的Monte Carlo (MC)模拟时间与实际焊接时间的关系,建立了直流闪光对焊过程显微组织的演化模型,对超细晶粒钢筋焊接接头的奥氏体晶粒长大进行了模拟研究,同时考虑了温度梯度对热影响区晶粒长大的热钉轧作用.结果表明,MC模拟技术能预测闪光对焊接头的晶粒大小、尺寸分布,为合理地制定焊接规范、提高接头质量提供有效的分析手段.