基于热-力耦合法的高速车地板焊接变形数值模拟

基于热-力耦合的有限元法,对高速车地板大型复杂铝合金挤压中空型材结构的拼焊过程进行了数值模拟.为了提高计算精度,试验测试了随温度变化的材料动态力学性能参数及热物理参数,并采用移动双椭球体热源模型模拟MIG焊接热源.对多个高速列车地板结构的焊后挠曲变形进行了现场测试.结果表明,模拟计算结果与测试数据具有很高的吻合度.基于热-力耦合的有限元法并将材料动态高温性能参数带入模拟计算的方案能够为大型复杂结构的焊接变形预测提供高效、高精度的技术手段,为目前结构的制造工艺改进及新产品的开发提供数字化的研究平台.     

预拉伸条件下铝合金焊接变形的数值模拟

应用热弹塑性应力应变关系理论,在考虑材料性能参数随温度变化的条件下,运用大型ANSYS软件通过有限元法模拟分析了预拉伸应力对5A05铝合金板材焊接变形的影响.结果表明,采用预拉伸焊接法可以有效控制铝合金焊件焊缝及近缝区的纵向挠曲变形.随着预拉伸应力的增大,其控制变形的效果愈明显,当预拉伸应力为σp=90%σ0.2时,焊后纵向挠曲变形最大降幅达70.45%.模拟分析结果与实验测试结果基本吻合.     

动车组铝合金地板自动焊焊接工艺研究

研究了龙门igm机械手焊接动车组铝合金地板的焊接工艺,对由铝合金的物理化学性质、焊接操作、设备等各种原因导致的地板焊接质量问题进行了分析.通过优化焊接工艺、改进操作方法和提高设备的使用性能等工艺措施,保证了铝合金地板的焊接质量.     

动车组铝合金车体底架焊接变形控制

介绍了某车型动车组底架的主要结构,从底架关键尺寸及焊接变形分析入手,全面深入研究了底架生产制造工艺、重要控制尺寸以及相应焊接变形控制难点。通过焊接模拟分析与现车装配、焊接控制相结合的方式,研究了底架焊接变形的控制措施,发现在部件焊接前施加一定的反变形量,工艺放量以及合理的焊接顺序可以很好地控制底架焊接变形,保证动车组底架的焊接质量。     

铝合金焊接应力与变形数值分析综述

综述了国内外铝合金焊接应力与变形数值分析方面的研究成果,指出了目前进行焊接应力与变形数值分析方面存在的困难与问题。     

焊接过程三维应力变形数值模拟研究进展

焊接非平衡加热、冷却过程导致产生焊接应力与变形，严重影响焊接过程及结构的服役行为，是焊接结构生产制造过程中必须解决的关键技术问题之一。作者对目前国内外焊接过程中焊接应力与变形的数值模拟研究及工程应用进行了分析。结合研究小组的研究工作，对大型复杂结构焊接过程中三维焊接应力变形数值模拟存在的困难、需要解决的主要技术问题进行了评述，并介绍了几个工程应用实例。     

高速动车组铝合金车体长大型材关键焊接技术研究

基于CRH3及CRH380BL型高速动车组铝合金车体及其部件的焊接结构特点,充分利用不同自动焊接方法的优势,开发和应用了自动焊接技术的创新工艺和长大铝型材新型焊接工艺两大系列的关键焊接技术.通过实施专利布局,实现了对铝型材焊接关键技术的全面覆盖和保护,使唐车对高速动车组焊接技术拥有了完全的自主知识产权.     

薄壁低碳钢管焊接变形的数值模拟

基于泛用软件ABAQUS,开发了适用于模拟熔化焊产生的温度场、应力场和应变场的热弹塑性非线性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型和采用双椭球高斯体积移动热源,对低碳钢薄壁钢管的焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟.同时还采用焊接机器人实际进行了低碳钢薄壁钢管的焊接,并实测了钢管的焊接变形.结果表明.数值模拟得到的变形和...     

轨道车辆用铝合金厚板焊接及数值模拟

对轨道车辆用6005A-T6铝合金厚板进行多层多道焊焊接工艺试验,分析焊接试件焊后出现较大的焊接变形的原因,并采用Sysweld软件对焊接变形及应力场进行了数值模拟.通过优化焊接工艺、调整正反面焊缝分布状态、设计合理的焊接反变形量,铝合金厚板的焊接变形得到了有效控制,并且最大焊接应力值降低了约12.2％.     

1OCrSiNiCu船体钢焊接变形的数值模拟

针对IOCrSiNiCu船体钢板焊接过程比较复杂,变形不易控制的现实,利用ANSYS软件对焊接过程进行了有限元模拟.通过编写APDL程序,实现了基于生死单元模拟的焊接有限元计算,得到了不同焊接工艺参数条件下模拟变形的计算结果,并与试验对比,两者焊接变形差异较小,表明焊接模拟变形能较好的反映实际变形.     

动车组铝合金框架结构的焊接

根据动车组铝合金底架结构特点,选用材料为7003的超硬高强度铝合金进行焊接,设计了焊接顺序及焊接工艺图,进行了焊接工艺分析和研究,并应用手工钨极惰性气体保护焊(TIG焊)的方法,提出了焊接质量控制要点。     

平板对接焊接变形的数值模拟

本文借助于ANSYS有限元分析软件,采用半椭球热源模型与生死单元法对厚度为8mm的低碳钢平板对接熔化极气体保护焊焊接过程进行数值模拟,分别模拟了单面双道焊和双面焊两种不同工艺条件下焊接的温度场、应力场及焊接变形并进行比较。结果表明：单面双道焊的焊缝截面积较大且沿板厚不对称,施焊后焊件所产生的横向收缩量及翘曲变形较大。通过实际施焊及检测验证了模拟结果的准确性。     

厚板铝合金YAG-MIG复合焊接温度场数值模拟

基于ANSYS软件,采用移动旋转高斯体热源函数加载,对12mm厚板铝合金YAG激光-MIG电弧复合焊接进行了温度场有限元数值模拟,模拟中综合考虑了对流、辐射和热传导对焊接热过程的影响,将模拟结果与相同工艺条件下实际的焊接试验结果进行了比较,验证了旋转高斯体热源模型在厚板铝合金复合焊接中的适应性.采用同样的数值模拟热源和试验模拟方法,同样得到了该铝合金5 mm板模拟结果与实际结果相当一致的结论.从而为不同焊接工艺条件下铝合金中、厚板激光-电弧复合焊接焊缝形状和尺寸预测提供了一种有效的途径.     

6005A铝合金型材焊接接头组织与性能

采用国产6005A铝合金进行焊接试验,并对焊接接头进行了力学性能检测及金相显微组织观察。结果表明,6005A铝合金的焊接接头焊缝两侧离焊缝中心约10～15mm的地方存在一对对称分布的软化区,其原因是由于焊接热的影响使该部位发生了过时效,对进口的6005A大型多孔铝型材焊接接头进行分析,发现焊接接头上软化区硬度降低的程度明显较小,这是由于实际的多孔型材在该部位设置有加强筋,加强筋有显著的散热作用,降低了焊接过程中该部位的温升,另一方面,加强筋增大了软化区的承载面积,有机构补强作用。     

基于FEM的高速列车地板结构焊接顺序优化

借助非线性有限元软件MSC．Marc,模拟了高速列车铝合金挤压型材地板结构在现行工艺条件下的焊接变形．为提高计算精度,采用移动的双椭球热源模型模拟MIG焊接过程,母材6N01和焊丝ER5356两种材料随温度变化的热物理性能参量．结果表明,采用7块铝合金挤压型材拼焊的高速列车地板结构,焊后地板结构在各焊缝位置上沿厚度方向上（Y向）产生正V形的角变形,地板结构纵向中心横截面上最大挠曲变形为14．86mm．在此工作基础上提出由外侧向中心侧对称焊接地板结构的优化方案,焊后变形规律与现行工艺一致,但是横向挠曲变形量仅为现行工艺条件下的78．6％．对于大型复杂构件,可以利用结构自身重力的作用控制焊接变形．     

飞机铝合金型材结构FSW焊接

提出了搅拌摩擦焊接（Friction Stir Welding,FSW）技术的3个基本要素,对铝合金型材FSW焊接件在航空结构中的几个典型应用进行了分析.并简要介绍了中国搅拌摩擦焊中心在铝合金型材搅拌摩擦焊接方面的研究成果.中国搅拌摩擦焊中心的研究表明,采用搅拌摩擦焊技术焊接铝合金能够得到比较满意的接头强度.     

管板接头三维焊接变形的数值模拟

采用三维热弹塑性有限元法对管板接头的焊接变形进行数值模拟。研究了不同计算模型和焊接条件下接头的收缩和平板上开孔的位置和形状的变化。比较了半周模型和全周模型，固定热源和移动热源，单道焊和多道焊下的分析结果。为预测管板接头的焊接变形，控制制造精度提供了有价值的数据和方法。     

焊接变形与基于SYSWELD的焊接力学数值模拟

汽轮机焊接一直受到由于焊接残余应力和变形所导致的产品成本高、生产效率低等问题的困扰,研究焊接残余应力和变形具有重要的工程实际意义.利用SYSWELD有限元软件完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合焊接计算,既考虑晶相转变又考虑了同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响.分析空心叶片的结构特点和焊接变形原因,利用有限元软件SYSWELD对核电空心叶片的焊接进行了实时三维数值模拟,获得了焊接温度场、焊接残余应力分布及变形,并定性分析了模拟计算结果,为核电空心叶片的七段焊接方法提供理论依据.     

大型结构焊接变形数值模拟的研究进展

大型焊接结构件的生产过程中不可避免的存在着焊接变形,而焊接变形对于焊接质量的好坏至关重要。用数值模拟的方法研究焊接变形已成为一种高效、经济的方法。本文重点介绍了近年来数值模拟技术在大型焊接结构件焊接变形研究中的现状。     

不同成分铝合金挤压型材焊接性能研究

对不同成分铝合金挤压型材进行焊接处理,研究焊缝附近不同位置以及合金成分对其力学性能的影响。结果表明：基于本试验的合金成分,开坡口焊接试样的焊道宽度要大于未开坡口的试样。6061和6060铝合金试样开坡口焊接与未开坡口焊接的力学性能数值横向同位置比较无明显差异,并且与母材力学性能差异不大;而6005A铝合金开坡口焊接的力学性能数值要低于未开坡口焊接,且两者力学性能均低于母材。此外,本试验同一合金开坡口焊接与未开坡口焊接热输入不同,但并不影响焊接试样的力学性能。