采用固有应变法预测铝合金焊接变形

伴随焊接过程而产生的焊接变形和残余应力是影响焊接产品精度和性能的重要因素,至今仍然是工业生产中迫切需要解决的重要课题。目前常用的预测焊接变形的方法是三维热弹塑性有限元法,但是由于现有计算机计算能力的限制,还不能预测很多复杂结构的焊接变形。固有应变法是由日本学者提出的解决复杂结构焊接变形的方法,它忽略了整个焊接过程,直接将固有应变施加于壳单元上,经过一次弹性计算就可得到焊接变形。本文用三维热弹塑性有限元和试验相结合的方法获得了平板对接接头形式下的固有应变,运用固有应变法预测铝合金5052平板对接后的焊接变形,通过计算和试验相结合的方法验证了固有应变法预测铝合金焊接变形的可行性,结果表明,固有应变法能够较准确地预测焊接变形,且所用的时间短。     

基于FEA的插管结构焊接变形规律分析

为了明确插管结构的焊接变形规律,利用有限元分析软件MSC.Marc,考虑材料非线性和几何非线性,建立了热弹塑性有限元模型,应用生死单元法分别模拟了两个插管与壳板的焊接过程.结果表明,插管发生鼓胀变形,并伴有轴线的偏移;焊缝附近的壳板发生翘曲变形,壳板其余位置刚度较小处发生较大的下塌变形.在插管结构的有限元模拟之前,通过平板对接试验与相应模型的有限元模拟对比,从特征节点的热过程、特征节点的焊接残余应力和焊后角变形三个方面论证了有限元模型及相关输入参数的合理性.     

航空发动机转子组件电子束焊变形预测

航空商用发动机组件尺寸精度要求较高,且组件焊接后盘心位置不能进行机械加工,因此采用数值模拟的方法对转子组件进行焊接变形预测. 试验将基于热弹塑性理论计算提取固有应变数值;通过理论计算得到GH4169合金电子束焊缝的固有应变值,分析焊接工艺参数对焊缝固有应变的影响规律;建立结构件模型,分析焊接工艺、焊接顺序及工装条件下组件焊接变形. 结果表明,相比于第一,第二和第三级盘,第四级盘心轴向变形最大,且通过增大扫描速度和改变约束方式的方法可以有效减小焊接变形,从而完成对转子组件焊接变形进行预测和控制.     

基于固有应变法简体对接多道焊焊接变形的预测

对于全焊接阀体球阀，由于最后一道工序是焊接，为了确保焊后阀芯的转动和阀门的密封，焊接变形应该严格的控制，选择一个有效的方法准确地预测焊接变形，为焊前阀体的加工提供参考数据。采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形。对于多道多层焊，轴向变形采用了分层计算的方法，径向变形进行一次计算。与试验测量的结果比较，计算值与测量值比较吻合，验证了固有应变法的准确性及可靠性，为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的参考依据。     

固有应变法在T型接头焊接变形研究中的应用

本文以固有应变理论为基础,介绍了两种固有应变模拟焊接变形的计算和加载方法,并通过对T型接头焊接变形的分析实例讨论了两种模拟方法的差异,并与相同实体模型热弹塑分析的变形结果进行比较,验证了固有应变法计算焊接变形的合理性与准确性,为预测大型焊接结构变形提供了参考方法。     

焊接变形预测技术研究进展

焊接变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响着焊接结构的制造过程，而且影响着焊接结构的使用性能。一般认为，焊接过程中材料的不均匀受热、板厚方向的热梯度、材料的局部非协调塑性应变以及焊接残余应力的作用是产生各种焊接变形的根本原因。焊接变形预测方法大都基于有限元分析。文中详述了国内外有关焊接变形预测技术的最新研究进展，具体介绍了热弹塑性有限单元法、固有应变法以及基于传统有限元的优化设计法与人工神经网络模型等先进的焊接变形预测方法。     

基于固有应变法筒体对接多道焊焊接变形的预测

对于全焊接阀体球阀,由于最后一道工序是焊接,为了确保焊后阀芯的转动和阀门的密封,焊接变形应该严格的控制,选择一个有效的方法准确地预测焊接变形,为焊前阀体的加工提供参考数据.采用了基于固有应变理论的有限元法预测与阀体结构相似的筒体对接多道焊的焊接变形.对于多道多层焊,轴向变形采用了分层计算的方法,径向变形进行一次计算.与试验测量的结果比较,计算值与测量值比较吻合,验证了固有应变法的准确性及可靠性,为阀体焊接工艺参数的优化和焊接结构的加工提供了重要的参考依据.     

大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析

运用通用有限元软件ANSYS,对大型复杂结构采用组合焊道、不同类型单元混合使用的等效简化,建立三维有限元模型.在不影响计算精度的前提下,采取一系列减少计算量,增强收敛的措施,成功地克服了热弹塑性有限元分析计算量大、收敛困难的问题,完成了对大型复杂结构多道焊的热弹塑性有限元分析,预测了结构的焊接变形.结果表明,在结构刚度小的部位,施加合适的支撑,能有效减小结构的焊接变形,为控制焊接变形提供了很好的理论依据.     

焊缝收缩力的数值模拟研究

数值模拟焊接变形的方法主要有热弹塑性有限元法和固有应变法,目前又提出一种更为简便的方法--焊缝收缩力法.阐述了焊缝收缩力的理论和计算方法,针对平板堆焊实例,通过热弹塑性有限元法分析得出焊接线能量与焊缝收缩力的关系.     

高强度钢T型接头焊接变形固有应变数值模拟

以固有应变理论为基础,介绍了两种固有应变模拟焊接变形的计算和加载方法;以高强度钢T型接头焊接变形为算例,讨论了两种模拟方法的差异;通过与相同实体模型热弹塑性变形结果的分析比较,验证了固有应变法预测焊接变形的合理性与准确性,为更合理的利用固有应变法预测大型焊接结构残余变形提供了有益的参考.     

动力机车转向架侧梁焊接变形预测

转向架是动力机车的最重要的承载结构,其焊接变形预测对于保证加工精度和质量具有重要意义.首先通过大量的计算和实测建立了转向架结构的固有应变数据库,然后运用基于固有应变的弹性有限元分析的焊接变形预测专用软件WSDP对六轴式转向架侧梁焊接变形进行预测,预测结果与试验数据具有很好的一致性,所建立的固有变形数据库的可靠性得到验证,研究表明WSDP软件是大型复杂结构的焊接变形预测的有力工具.     

基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟

地铁作为一种重要的交通工具,在城市生活中起着越来越重要的作用,地铁同时具有绿色无污染、准时、运载能力强等优点. 选用3D高斯+双椭球热源,采用固有应变法,对地铁牵引梁在不同约束情况下的焊接变形进行了模拟. 在模拟现有约束情况的基础上,另外设计了3种约束情况. 结果表明,采用固有应变法的模拟与实测结果吻合较好,x,z向最大变形都出现在方案2中,分别为2.46和13.13 mm,y向变形稳定在1.63 mm左右;将变化率方差最大的角变形作为评价标准,得到方案4最合理,角变形最小为1.21°.     

基于固有应变法预测双丝CO_2气体保护焊液压支架顶梁变形

采用双丝CO2气体保护焊方法焊接30 mm厚Q690D钢板全尺寸液压支架顶梁.基于温度热源和热弹塑性算法对局部顶梁结构焊接变形进行计算,获得焊接固有应变,然后将固有应变施加在全尺寸壳单元顶梁模型上进行弹性计算,最终得到液压支架顶梁结构的焊接变形.结果表明,结合小结构模型的热弹塑性法和大结构固有应变法,能高效预测大型结构的焊接变形且能保证一定精度,预测的液压支架顶梁焊接变形结果与试验结果符合较好;液压支架顶梁的焊接变形主要为角变形,且两侧分布不对称.     

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。     

Sequence optimization of hull structure assembly based on prediction of welding deformation

Optimization of assembly process is significant for ship construction, thus reducing the time and related costs of construction. Welding Structure Deformation Analysis （Weld-sta） was used to predict welding deformation of a hull block. After the reliability of simulation was proved by comparing with measured results, four kinds of welding sequences was determined. By considering welding deformation and assembly process with the e]ficieney of automation, decreasing the overturn times （times of turning the erections upside down during welding） and working hours etc, one of the welding sequences is assumed to be the most reasonable one. The study shows this method is very useful in optimal assembly program determination of practical engineering structures.     

基于SYSWELD的地铁底架枕梁焊接变形的数值模拟

针对地铁枕梁采用的激光复合焊建立了相应的复合热源模型,并利用有限元软件SYSWELD进行求解。对枕梁在3种不同焊接顺序的方案下进行数值模拟,得到不同方案下各方向的变形量。结果表明,在不同焊接方案下,焊接变形分布情况基本一致,但产生的最大变形量有所不同;可以通过设计合适的焊接顺序来减小焊接过程中产生的变形。     

几种焊接热弹塑性有限元分析软件的比较

以最简单的平板堆焊为分析对象,分别采用ANSYS、ABAQUS以及JWRIAN软件对其焊接过程进行热弹塑性有限元分析,通过改变焊接参数的系列计算,全面分析温度场和应力场的计算结果,并利用获得的热输入量参数与横向收缩及角变形的关系曲线与公开发表的实测数据进行对比,清楚地显示了这几种软件在焊接力学过程热弹塑性有限元分析的差异。     

基于固有应变法的转向架构架焊接变形数值模拟

使用SYSWELD中的固有应变法对转向架构架进行有限元分析。采用三种不同焊接方向的方案对构架变形进行数值模拟,模拟得到每种方案下构架各方向上的焊接变形。结果表明,使用固有应变法能够对大型构件进行焊接模拟;不同方向下的焊接变形趋势一致,但在不同位置上构架的变形不相同;可以设计适当的焊接方向,使产生的变形和弯曲减小。     

固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用

介绍了固有应变的概念、固有应变有限元法预测焊接变形的理论和方法。固有应变存在于焊缝与近缝区 ,并与焊接热输入和板厚等因素有关 ,通过试验和热弹塑性分析 ,可以确定它们的关系曲线。固有应变法只需一次弹性有限元计算 ,因而是预测大型复杂结构焊接变形的一种十分有效的方法。文中介绍了若干工程中成功的应用实例