高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。     

箱型梁焊接变形和应力三维数值模拟

利用有限元分析手段模拟箱型梁结构吊臂的焊接过程,得到吊臂的焊后变形和残余应力分布,采用Metra SCAN激光扫描和盲孔法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置位于起收弧位置,最大变形量1.66 mm;焊缝位置附近残余应力大,应力峰值为459.9 MPa。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,仿真结果与盲孔法测量结果吻合较好,误差为26.1%,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。     

基于DIC和三维白光扫描焊接变形研究

借助有限元分析手段对板材的焊接过程进行模拟,得到焊接变形和应力分布情况。基于白光三维扫描仪和DIC两种测量手段,分别验证焊后变形趋势和变形量,同时采用盲孔法测量残余应力分布结果,计算结果与实验结果吻合较好,证明有限元模型的正确性和有效性。结果表明,白光三维扫描法对焊后整体变形趋势进行了定性分析,DIC对焊后局部变形进行了定量分析,应力模拟结果基与实际应力分布测量结果基本吻合,对现场结构件变形预测和残余应力分布趋势分析有重要指导意义。     

基于正交试验的T形接头焊接工艺优化

焊接变形可以直观地看到,控制变形手段也非常多. 焊接残余应力分布复杂,关键位置残余应力大小对产品有着很大的影响. 文中利用焊接数值模拟和试验相结合的手段,采用单因子和多因子正交试验相结合的设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对T形接头焊接的工艺参数进行优化设计,获得了T形接头的残余应力分布状况. 结果表明,拼焊间隙为2 mm以下时,焊缝宏观形貌满足要求;焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次为送丝速度和拼焊间隙. 利用数值模拟和试验相结合的方法,优化了焊接工艺参数,降低了焊接残余应力的峰值,有效地减少了试验次数,节约了成本.     

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。     

移动电站用排风消声器降噪研究

基于移动电站常用的柴油发电机组,进行噪声机理分析,并进行排风消声器降噪研究。在研究中,建立L型、U型、倒V型三种排风消声器的有限元模型,并进行仿真和试验。通过研究确认,方舱透射噪声对机外辐射噪声贡献较小,噪声解决方案以降低排风口辐射噪声为主。三种排风消声器中,倒V型的流场性能最佳,其次为L型。在500～1 000 Hz频率和1 600～2 000 Hz频率,倒V型排风消声器的声压级降噪效果明显。     

不同焊脚尺寸对T形接头变形及残余应力的影响

不同焊脚尺寸影响结构件焊接变形和残余应力分布,对实际工程意义较大。文中借助焊接数值模拟手段,对T形接头的焊接过程进行分析,获得了接头焊后变形和残余应力。同时,结合盲孔法试验,验证有限元模型的正确性和有效性。结果表明：Z₁×Z₂=9 mm×9 mm方案焊后总变形量和等效残余应力峰值最小,Z₁×Z₂=8 mm×10 mm方案焊后总变形量最大;Z₁×Z₂=10 mm×8 mm方案纵向和横向残余应力峰值最大。纵向和横向残余应力仿真结果与试验测量结果相对误差最大分别为8.82%和8.43%,满足工程应用的要求。该研究为焊脚尺寸控制和残余应力优化提供指导。     

不同点固焊形式对焊接变形和残余应力的影响

借助有限元分析手段对不同点固焊形式的对接焊焊接过程进行模拟,经分析得到焊接变形和应力分布情况,采用实验手段验证试验结果。结果表明,点固焊位置相同,长度越长,获得的变形量越小;起、收弧的两端面点固焊变形在起、收弧两侧翘起,焊缝位置点固焊翘起的位置发生在与焊缝位置平行的两侧自由端;点固焊长度越长,仿真和实测结果的残余应力分布波动性越大;在起、收弧两端面点固焊获得的残余应力峰值最小;起、收弧两端面点固焊、点固焊2处残余应力值均降低,点固焊3处残余应力值增大。证明了有限元模型的正确性和有效性。     

对流换热系数对熨平板焊接变形和应力的影响

采用有限元模拟不同对流换热系数下熨平板的焊后变形和应力分布,并采用塞尺和X射线法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为U形板呈鼓泡状,左连接板伸出端向x正向收缩变形,两侧板自由边向内收缩变形。最大变形位置出现在连接板伸出端最上端,对流换热系数为采用曲线加载时,变形误差为34.3%,系数为0.02时,误差为17.1%;不同对流散热系数对残余应力峰值影响很小,应力分布与对流换热系数为0.02时趋势一致,误差为32.6%,采用曲线加载,不考虑低应力区结果,误差为21.1%,均满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。两种加载方式均满足焊接变形预测要求,在焊缝较多、应力分布复杂的情况下,应力预测建议采用曲线加载方式,反之则采用系数为0.02加载。     

稳态热加载对筒状结构变形和应力影响的研究

焊接热源分别采用双椭球和整条焊缝两种稳态热加载,得到了筒状结构的焊后变形和残余应力分布,并进行了试验验证。结果表明：两种加载方式焊后变形和应力趋势相同。整条焊缝加载峰值出现在两封口板中心位置,峰值为4.931 mm,与试验结果对比误差小。应力峰值相近,峰值近似339 MPa。采用双椭球热源加载,应力分布与试验结果吻合更好。仿真与试验结果误差均能满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。双椭球热源加载的计算时间是整条焊缝加载的27.2倍,从工程应用层面分析,整条焊缝加载具有重大的使用价值。