薄板T型焊残余应力数值模拟与试验研究

基于ABAQUS计算软件建立了薄板T型焊的三维有限元模型,采用Goldak双椭球移动热源模型,运用热-弹-塑性力学的顺序耦合计算方法模拟得到薄板T型焊的焊接残余应力、温度场及变形。为了验证数值计算方法的有效性,进行了Q235钢薄板T型双边焊接试验,采取通孔法测量了焊件给定测点的残余应力。结果表明:数值模拟得到的焊接残余应力峰值大小和分布规律与试验结果吻合较好。     

颚式破碎机机架焊接残余应力有限元分析

运用大型有限元分析软件ABAQUS,对实验用小型颚式破碎机的机架进行焊接残余应力数值模拟分析。采用轴对称模型,选择双椭球热源,考虑材料热物理性能与温度的非线性关系,运用生死单元法模拟多道焊的焊接过程,探讨了预热和焊后热处理对焊接残余应力的影响。分析表明,对破碎机机架进行预热后,残余应力减小了14.66%,经过焊后热处理,残余应力减小了45.11%。     

大型复杂结构件高效焊接热源

文中基于分段化思想,建立了以焊缝等效温度为控制参数的分段移动温控型体热源模型,并利用Q345B平板对接焊模型对其进行模拟验证. 同时以计算时间、计算精度为基准,基于不同网格尺寸,对分段移动温控型热源、逐点移动双椭球体热源、分段移动双椭球体热源三种热源模型的计算效率进行对比分析. 结果表明,文中提出的分段移动温控型体热源模型所获得的残余应力和变形与逐点移动双椭球体热源模拟结果趋势一致,其计算精度与分段移动双椭球体热源相当,但计算效率更高,在复杂结构件上的使用效果更突出.     

航空发动机机匣焊接模拟与残余应力控制

利用有限元软件SYSWELD模拟航空发动机机匣部件的焊接过程和焊后局部热处理过程,研究焊后局部热处理对焊接残余应力的影响。结果表明:复合热源模型"双椭球热源+3D高斯体热源"模拟出的椭圆波扫描电子束焊的熔池形貌和试验结果十分吻合;椭圆波扫描电子束焊温度峰值为2543℃,超过材料熔点,热处理温度峰值为1200℃,达到材料相变点;焊后局部热处理过程可使机匣的残余应力显著降低。     

TC4钛合金激光焊缝形貌与残余应力数值分析

针对激光深熔焊特点,采用均匀体热源模型、双椭球热源模型和组合热源模型,对TC4钛合金CO₂激光深熔焊的焊缝形貌和残余应力进行了数值模拟与试验.结果表明,在进行激光深熔焊焊缝形貌与残余应力数值计算中,应根据激光焊接热输入选择激光热源模型,并提出了均匀热源模型适合较大热输入,双椭球热源模型适合中等热输入,而组合热源模型适合较小热输入的选择原则;组合热源模型和双椭球热源模型均能体现热输入随深度的递减变化,焊缝轮廓呈现圆锥形和钉子形;均匀体热源的上下表面的残余应力分布基本一致,而双椭球热源和组合热源模型的下表面残余应力明显低于上表面.     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

基于ANSYS的U肋角焊缝双丝埋弧焊热应力数值模拟

利用ANSYS软件建立了钢桥正交异性板双丝埋弧焊的有限元模型,并划分网格,加载双椭球移动热源模拟整个焊接过程的动态变化,计算出了焊件的温度场,最后调用温度场结果并使用热-结构耦合功能计算出了焊件的残余应力分布。计算结果表明:热源中心处温度梯度较大,而热源后方温度变化放缓,1500 s左右时焊件冷却至室温。U肋和底板的残余应力分布大致相同,焊缝区的残余应力表现为拉应力且数值较大,峰值超过材料的屈服强度,远离焊缝处逐渐过渡为压应力且最后趋于平缓。数值模拟的结果可以为焊接工艺参数的设计和残余应力分布的研究提供参考。     

Monel-400合金板焊后热处理有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件和钨极氩孤焊接热源的特点,结合热弹塑性理论,建立了Monel-400合金板焊接有限元模型和高斯旋转体热源模型,并模拟计算Monel-400合金板焊接温度场及残余应力场.在此基础上,制定了焊后热处理方案,并对其进行了焊后热处理模拟计算,得到了焊后热处理后的残余应力场分布,对焊态下的残余应力场和热处理后的残余应力场进行了分析和讨论.模拟结果表明,残余应力场分布与实际焊接基本吻合;焊后热处理有限元分析可以很好的对退火过程进行模拟计算,且去应力效果显著,残余应力减小幅度最大为83％.     

薄板7075铝合金搅拌摩擦焊三维有限元数值模拟

薄板7075高强度铝合金在经过搅拌摩擦焊接后,存在不同程度的焊后残余变形,对精度要求较高的航空结构件的制造和装配带来了困难.本文通过建立4mm薄板7075铝合金搅拌摩擦焊热源模型,利用ANSYS对搅拌摩擦焊接过程中的温度场和应力应变场进行热机耦合数值分析,解释了薄板铝合金搅拌摩擦焊的温度场和表面残余应力的分布.采用古典摩擦理论建立合适的热源模型,将搅拌头的机械载荷和压板的压力考虑到模型当中.分析结果表明,此数值模拟对研究薄板高强度铝合金的搅拌摩擦焊具有一定的借鉴意义.     

复合热源模型在电子束焊接仿真中的应用

以焊接模拟软件SYSWELD为平台,用双椭球+圆锥复合热源模型,对56 mm厚的304不锈钢板进行模拟研究,并通过工艺试验对改进型的复合热源模型加以验证。试验结果表明:采用双椭球+圆锥复合热源模型可以准确地勾勒出56 mm厚的304不锈钢板电子束焊焊缝横截面的熔池轮廓。使用复合热源模型计算的变形场、应力场结果同传统圆锥体热源计算结果存在较大差异,复合热源模型能更准确地预测厚板料不锈钢电子束焊引起的变形与残余应力分布。