水轮机转轮焊接残余应力研究

本文对数值模拟计算优化后的焊接工艺进行了真机转轮焊接及试验验证,验证结果表明:采用局部加热法,如果加热温度,加热时间及加热区域选择适当,可以大大地降低叶片危险区域残余拉应力,从而有效地降低转轮开裂风险。     

低碳钢焊接接头氢渗透与氢损伤行为分析

对退火态低碳钢焊接接头进行了电解充氢,得到了接头不同位置产生氢损伤的微观组织,用电化学方法测量了焊后接头不同位置的氢渗透曲线,计算了接头不同位置的扩散系数、稳态平均氢浓度和扩散氢含量,解释了低碳钢焊接接头的不同位置充氢产生氢气泡、氢鼓泡及氢致裂纹数目差异的机理.结果表明,母材处表征扩散系数远小于焊缝处,平均氢浓度远大于焊缝处,导致母材处的氢渗透与损伤行为较明显,表面溢出氢气泡和近表面产生的氢鼓泡数目远多于焊缝处,然而焊缝处由于塑韧性较母材差,焊接残余应力较大,产生较多氢致裂纹,多位于氢浓度较大的近表面,内部由于拘束较大而产生少数细长裂纹.     

纵向预拉伸增大铝合金焊接热裂纹倾向的分析

利用热弹塑性有限元方法对铝合金薄板壁TIG焊接进行了数值模拟计算,建立了分析模型,定量地描述了预拉伸载荷对熔池后方凝固金属产生的横向拉伸应力和应变在焊缝中心的分布情况,并进行了试验验证.分析得出,预拉伸载荷对于焊接刚形成的凝固连接处产生横向拉伸应力,该横向应力的存在从力学角度上增大了焊缝产生热裂纹的倾向,并且随着预拉伸应力的增加,产生的横向拉伸应力也随之增加,采用60,120,150和210 MPa应力时,试件在焊接试验时产生的热裂纹的长度分别为5.2,8.1,8.9和10.6 mm.试验结果表明了模拟计算结果的可靠性.     

综合控制焊接变形和防止热裂纹的新方法——双向预置应力法

提出一种既可控制薄板焊接变形又可防止焊接热裂纹产生的随焊同步进行的双向预置应力法,阐明该方法的基本原理并对该法防止高强铝合金LY12薄板焊接热裂纹和控制其焊后变形的有效性进行研究。在自行研制的预置应力设备上进行试验验证。双向预置应力下焊接试验结果表明,采用这一新方法可以有效地控制高强铝合金LY12的焊接变形及焊接热裂纹的产生。     

Numerical simulation on the short-term failure of electromotor axe

This paper first calculated the stress distribution of the electromotor axes with the help of the engineering software MSC.Marc. With the theory of welding mechanics and fracture mechanics, the reason for the rupture of the electromotor axes was found nut, which was caused by the unequal distance from the gravity center to their respective bearings at the two ends. The gravity of the structure with high rotation speed of 2 340 r/min could induce tensile stress at the toe of the fillet weld at end of the ribs. With a fictitious 0. 5 mm crack, the fatigue life of this structure under service conditions was in good agreement with the practical operating life.     

A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性及寿命预测(英文)

研究A7N01铝合金焊接接头的疲劳特性,提出基于疲劳裂纹萌生寿命的寿命预测模型。母材、热影响区和焊缝三个区域内的疲劳裂纹萌生寿命差异较小。在这三个区域内,疲劳裂纹萌生寿命与疲劳总寿命之比是一个依赖于材料的参数,对于母材、热影响区和焊缝分别为26.32%、40.21%和60.67%。提出的疲劳寿命预测模型与实验结果和Basquin’s模型预测结果吻合良好。利用扫描电子显微镜(SEM)对疲劳断口进行观察,发现焊缝区域的裂纹萌生于焊接过程中产生的光滑表面。热影响区内疲劳裂纹萌生于熔合区气孔。母材中破碎的第二相是引起疲劳裂纹的主要原因。     

有限元分析热—力学参量对焊接残余应力峰值特征的影响

使用随温度变化的材料热—力学参量,采用双椭球热源模型,研究了弹性模量、线膨胀系数、泊松比三个热—力学参量对焊接残余应力的影响.结果表明,弹性模量增加可使焊接残余应力增大,纵向残余应力峰值从双峰特征过渡到单峰特征;线膨胀系数降低可使焊接残余应力峰值降低,纵向残余应力峰值的双峰与波谷差值也逐渐减小;随着泊松比的增加,纵向残余应力峰值逐渐下降.因此,热—力学参量是导致铝合金纵向焊接残余应力峰值比屈服极限低以及焊缝附近呈现双峰分布特征的重要原因.使用切条释放法对材料参量为铝合金2024-T4的平板中纵向焊接残余应力模拟结果进行试验验证,模拟结果与试验结果吻合良好.     

固态相变对10Ni5CrMoV钢焊接残余应力的影响

10Ni5CrMoV钢属于低合金高强钢,固态相变效应在其焊接热-力耦合分析中不可忽略.固态相变效应表现为体积变化和屈服强度"滞后"现象,通过热膨胀试验测试相变参数,建立固态相变的数学模型,开展了考虑固态相变效应的10Ni5CrMoV钢焊接热-力耦合分析.结果表明,考虑固态相变效应后,焊缝及焊缝附近（相变区域）纵向拉应力大幅度降低,相变区域相邻位置拉应力仍然较高;横向应力的分布状态变化明显,应力峰值变化较小,约为室温屈服强度的25%.应力测试结果与数值模拟结果较吻合,验证了固态相变模型的准确性.     

温度对平板电磁成形中电磁力影响的数值分析

为了确定高温电磁成形技术中温度对电磁力的影响,采用ANSYS软件对不同温度下板坯中的电磁力进行了模拟.采用霍尔器件测量了常温下线圈-工件间隙的磁感应强度,验证了电磁力的分布规律.模拟结果表明,工件均温时,随温度升高,轴向电磁力峰值减小,负径向电磁力峰值增大.较高温度下轴向力峰值的下降速率小于较低温度情况.工件非均温时,工件中涡流密度较大位置和电磁力峰值位置向低温区偏移.工件存在高斯温度分布时,电磁力的分布特征与常温下相似.     

局部加热冷却法对水轮机转轮焊接残余应力场的影响

针对焊缝成形的特点,提出了改善叶片焊接残余应力分布状态的局部加热冷却法,并利用数值模拟技术研究了局部加热冷却法对转轮残余应力场的影响,得到了叶片危险区域的残余应力在局部加热过程中的变化情况以及转轮局部加热的优化方案.结果表明,采用局部加热冷却的方法可以有效地减小叶片危险区域的残余拉应力峰值.残余应力的降低效果与加热时间、加热温度以及加热面积成正比,并且焊接残余应力随加热距离的增加呈先降低后增大的趋势.