基于阶梯模型的摆动焊接温度场数值模拟

根据摆动焊接速度和方向的变化规律,建立了电弧摆动焊接适用范围更加广泛的阶梯模型,以Q345平板对接接头为研究对象,利用焊接模拟软件SYSWELD对摆动焊接过程的温度场进行数值模拟,获得了焊缝区瞬态温度场以及各节点的焊接热循环曲线.结果表明,电弧摆动阶梯模型的瞬态温度场形状与带状热源模型不同,当热源由中间向两边摆动时,阶梯模型的熔池呈头小尾大的椭圆形;电弧摆动阶梯模型的焊接热循环曲线也与带状热源模型不同,阶梯模型的焊接热循环曲线在加热和冷却过程中都会出现一个小波峰,表明焊缝在加热和冷却过程受到电弧摆动的影响.     

接触模型对搅拌摩擦焊接数值模拟的影响

在完全热力耦合搅拌摩擦焊接数值模型中采用两种接触模型--经典的Coulomb接触模型和修正的Coulomb接触模型,模拟了搅拌摩擦焊接过程,以分析不同接触模型对搅拌摩擦焊接过程数值模拟的影响.结果表明,对于低转速的搅拌摩擦焊接,两种模型的预测结果区别不大;但是对于高转速,由于界面摩擦剪切应力没有上限,采用经典的Coulomb接触模型无法模拟,需采用修正的Coulomb接触模型.搅拌头转速的增加不会改变搅拌摩擦焊接技术固态连接的本质.当采用高转速时,焊接构件上、下表面的变形趋于均匀.有利于得到均匀的显微结构.     

高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立

基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的\"钉头\"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性.     

不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟模型的建立

依据焊接过程的特点,本文把焊接构件分成熔池液相区,固液共存区和固相区三个区域,为了建立焊接凝固裂纹驱动力数值模拟模型,本文详细分析了这三个区域的力学行为,在实测了液态金属的凝固速率和固液态金属的加载卸载响应曲线的基础上着重研究了熔池的变形、固液共存区金属的流变性能和凝固收缩对熔池尾部应力,应变演变过程的影响。最后,采用单元死活的方法解决了熔池的变形问题,采用热、弹、塑性力学方法处理了固相区的应力,     

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

分别详细分析了焊接热源的三种计算模型即高斯热源模型、双椭圆高斯热源模型及双椭球热源模型的数学表达式与物理特点。利用三维有限元网格划分技术,对工件进行网格划分,并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成,为缩短焊接过程数值模拟时间创造了条件。在此基础上又对其中两种焊接热源模型所建立的温度场进行了计算,得到了不锈钢SUS310材料温度场的分布规律,研究了各种参数对温度场分布的影响,并与工艺试验结果进行了比较,提出了适合三维有限元分析的最佳焊接热源模型。     

混流式水轮机转轮简化模型焊接应力场的数值模拟

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应力场进行了数值模拟。得到了焊接过程中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的附近的叶片上。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。     

计算机和数值模拟技术在焊接中的应用

介绍国内外计算机在焊接工程中应用的发展,以及近年来在焊接数值模拟模拟领域的研究成果及其在工程中的应用实例。     

工艺支撑在焊接数值模拟中的应用

通过吊臂焊接过程进行了数值模拟分析,获得了焊后变形量,并对吊臂两侧面变形进行了试验验证。依据模拟变形趋势,设计了工艺支撑,并采用试验验证了工艺支撑控制变形的效果。结果表明,吊臂整体变形趋势为向内收缩,峰值位于自由端面焊缝位置处,其值为2.532 mm。模拟结果与试验结果吻合较好,满足工程应用要求,从而验证所建立的有限元模型的正确性。工艺支撑设计成简易的双螺旋结构,增加工艺支撑后,焊接变形控制效果在25%以上。     

等离子弧焊接过程数值模拟的现状及发展

以等离子弧焊接过程为对象，分别从焊接电弧和焊接熔池的角度，概括了近年来等离子弧焊接电弧及熔池数值模拟领域取得的一些进展，分析了现有数学模型中存在的问题，提出了今后的发展方向。     

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.     

拉延筋约束阻力的数值模拟研究

在覆盖件的数值模拟中,为提高等效拉延筋的模拟精度,需要建立合理有效的拉延筋约束阻力求解模型。文章根据平面应变假设,建立了合理的数值模拟研究模型。模拟结果表明,弯曲过程中存在鲍辛格效应和加工硬化等现象。将该模型提取的拉延筋阻力曲线用于模拟软件,模拟结果与真实拉延筋模拟结果及物理实验进行比较,验证了该模型的合理性与有效性。该模型为研究拉延筋约束阻力提供了一种有效可行方案。     

管道对接间断焊与连续焊的有限元分析

应用大型有限元分析软件ABAQUS,对工业管道间断焊与连续焊的温度场和残余应力场进行数值模拟.考虑材料的物理性能随温度的变化以及外界环境对焊接构件温度场的影响,采用热振幅曲线加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术实现管道多道焊的模拟.将两种焊接工艺得到的温度场和残余应力场进行比较.结果表明,间断焊可以降低焊接时的温度,而采用连续焊可以获得较小的轴向残余应力,间断焊和连续焊的环向应力对管道的影响不大.另外对起焊点处的温度场和残余应力场也做了详细的分析,起焊点内壁处的轴向残余应力较大.     

材料硬化模型对316L不锈钢焊接残余应力的影响

316L奥氏体不锈钢具有较强的应变硬化特征,建立合适的硬化模型可以更加准确地预测焊接残余应力.建立一种新型的非线性混合硬化模型,基于SYSWELD软件,采用间接耦合的三维热弹塑性有限元法模拟316L奥氏体不锈钢三道槽焊缝的残余应力.结果表明,材料的硬化模型对焊接残余应力的预测具有重要的影响,随着热循环次数的增加,硬化模型的影响越明显;与实际测量结果比较,随动硬化模型低估了焊接残余应力,等向硬化模型高估了残余应力,采用非线性混合硬化模型可以更加准确地模拟焊接残余应力.     

低碳钢非对称角焊温度场有限元分析

针对单边开坡口的非对称角根焊中熔透不稳定、成形质量差的问题,对其温度场及熔池成形规律进行分析从而优化焊接参数的选取,改善成形质量.考虑温度、对流、辐射和相变潜热对材料物理性能的影响,利用有限元分析软件建立了低碳钢非对称角焊缝有限元模型,并进行仿真计算.对比讨论了不同结构情况下焊接电流对温度场的影响,重点分析了非对称角焊接参数对背部熔宽的影响.结果表明,非对称角焊缝温度分布不均匀,背部熔宽对电流的变化十分敏感,焊接电流大小对熔池形状影响较大.通过试验得到三组熔透情况不同的焊缝,其热影响区形状尺寸与仿真结果吻合良好,从而验证了理论分析的有效性.     

基于ANSYS的钛合金电子束焊缝形貌预测及验证

采用ANSYS有限元分析软件,建立了3mm厚TCA钛合金平板电子束焊接温度场的三维有限元数值计算模型,选取双椭球体热源模型作为热输入,考虑材料热物理性能参数随温度的变化,通过计算得到焊缝中心线上及附近各点的热循环曲线、熔池及焊缝截面形貌,并估算了焊缝宽度和热影响区宽度。最后用实验加以验证。通过对比分析,模拟和实验结果相吻合,证明有限元模型的准确性。     

激光拼焊板成形性能的数值模拟研究

在拼焊板的数值模拟研究中,如何建立准确的焊缝模型是一个亟待解决的难题。本文通过对母材和拼焊板进行拉伸实验获得拉伸实验数据,并基于等应变假设条件和力平衡条件方程,计算得到拼焊板焊缝的力学性能参数,建立了4种不同的焊缝模型。采用有限元模拟软件Dynaform,分别对4种不同焊缝模型进行拼焊板杯突试验数值模拟。通过对4种焊缝模型模拟结果中杯突值、开裂位置、主应变和试验得到的相应值进行比较,验证了精确焊缝模型的实用性。     

基于Dynaform的激光拼焊板成形性能数值模拟研究

为了解决同种材料、等厚度激光拼焊板在数值模拟研究中如何建立准确的焊缝模型这一难题,通过显微硬度试验测量拼焊板焊接接头焊缝区和热影响区的硬度值,并对这些数据进行分析和计算,得到两个区域的材料力学性能参数,建立焊缝模型,并采用有限元模拟软件Dynaform 5.5对建立的焊缝模型进行数值模拟.通过模拟和试验结果的对比,验证...     

零件厚度对激光相变硬化温度场的影响

以GCr15钢为例,采用有限单元法对激光相变硬化过程进行了数值模拟研究,建立激光相变硬化过程温度场的数学模型,分析了工件厚度及其下表面在自然散热和辅助水冷条件下对激光相变硬化温度场的影响。     

铬锰奥氏体不锈钢焊接开裂原因分析

针对201不锈钢焊接时出现的裂纹缺陷,通过化学成分分析、硬度分析和金相分析,找出了产生缺陷的原因是材料剪切过程中产生的加工硬化在焊接热应力作用下形成的,并从选材、剪切工艺和热处理工艺等方面提出了相应的改进措施。