Dendritic grain growth simulation in weld pool of nickel base alloy

Dendritic grain growth at the edge of the weld pool is simulated using a stochastic numerical model of cellular automaton algorithm. The grain growth model is established based upon the balance of solute in the solid/liquid interface of the dendrite tip. Considering the complicated nucleation condition and competitive growth, the dendrite morphologies of different nucleation condition are simulated. The simulated results reproduced the dendrite grain evolution process at the edge of the weld pool. It is indicated that the nucleation condition is an important factor influencing the grain morphologies especially the morphologies of secondary and tertiary arms.     

镁锂合金搅拌摩擦焊及电子束焊研究

对一种新型α+β双相镁锂合金的搅拌摩擦焊及电子束焊进行了实验研究,为该合金在精密制造领域的应用提供参考。利用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度测试探明接头显微组织和力学性能的演变规律和特点。结果表明,在合理的工艺参数下,镁锂合金搅拌摩擦焊接头焊核区α+β双相都得到了明显的细化,演变为等轴晶,且α相体积分数相对减少。在焊接速度为15 mm/s,聚焦电流为500 ~ 540 mA,焊接电流为8~10 mA时,5 mm厚镁锂合金电子束焊焊缝完全焊透,焊缝区域由细小的等轴晶组织组成,α相分布更加弥散,呈网状分布在β晶界上。两种工艺下焊缝区显微硬度(HV)较母材均提升了13左右。综上,采用搅拌摩擦焊及电子束焊均可实现外观成型、组织以及性能优良的镁锂合金连接。     

不锈钢厚板焊接凝固裂纹驱动力的三维数值模拟

利用双椭球形热源模型研究了SUS310不锈钢的三维焊接温度场,并与实验测量进行了比较．在计算温度场的基础上,重点研究了材料在凝固裂纹敏感温度区间内,焊缝金属应变场和位移场的动态场演变过程,得到了10mm厚板的凝固裂纹驱动力曲线,并利用动态单元再生方法,消除了焊接凝固过程对应变场的影响．模拟计算得到的驱动力曲线与前人实验测量的凝固裂纹阻力曲线进行了比较,初步预测了SUS310不锈钢凝固裂纹敏感性．     

A coupled model of grain growth and solute transfer in molten pool of nickel-based alloy

A coupled model of grain growth and solute transfer based on cellular automaton (CA) method was established and applied to grain growth simulation in molten pool of nickel-based alloy.The CA method was used to simulate welding solidification process successfully,but few researches had taken the effect of convection on dendrite morphology into account.In this paper,solute transfer model was used to calculate the effect of convection and diffusion on solute field with CA method simulating grain growth.The results indicate that convection has a significant effect on the morphology of equiaxed grain.Dendrite growth in the upstream direction is amplified,while it is inhibited in the downstream direction.With inlet velocity increasing,this effect becomes more severe.     

焊接接头组织模拟进展

介绍了焊接接头组织模拟的现状,阐述了组织模拟的主要方法:Monte Carlo方法、Cellular Automaton方法及相场法,分析了不同方法在模拟凝固及固态相变过程中的晶粒生长、组织形貌和各相分数等不同方面的特点和存在的不足.     

基于相变与收缩耦合的1Cr12焊缝冷却动态力学行为

建立了相变体积应变与混合相力学性能的固态相变模型,同时考虑随动硬化与相变塑性的影响,研究了各因素对1 Cr12钢焊缝冷却动态力学行为的影响规律.在此基础上,开展了焊接试验件纵向残余应力的验证试验,试验结果与模拟结果吻合良好.研究结果表明:马氏体相变的体积膨胀、力学性能变化以及塑性机制均对焊缝收缩的动态力学行为有一定的影...     

典型飞机构件焊接数值模拟系统研制

针对典型飞机焊接构件,研制焊接热过程、应力应变以及变形的模拟系统.提出并利用面向网格划分的数据抽象造型方法,实现模拟过程的自动化.解决一般有限元软件模拟飞机构件焊接温度场和应力/应变场过程中操作繁琐的问题.系统采用面向对象方法设计.利用文中系统,用户只需输入构件模型几何参数,网格尺寸、热源参数、装夹位置和焊接顺序.这些参数经过系统核心类计算,生成温度和应力/应变模拟的自动化信息.自动化信息由系统转化为Marc的命令流文件,自动被导入到后台运行的Marc中计算,并对结果分析,实现对典型飞机构件焊接温度、应力/应变以及变形预测和分析.     

密排阵列孔柱层板冷却结构服役寿命预测分析

层板冷却结构的服役可靠性直接影响发动机的使用安全,利用数值模拟方法分析了典型的密排阵列孔柱层板冷却结构,激光焊接过程及服役过程中温度和应力场分布规律,并依据模拟结果利用Morrow修正的Manson-Coffin公式进行了层板冷却结构的热疲劳寿命评估. 结果表明,层板孔道区域服役状态受焊接残余应力的影响很小,而服役过程对其影响较大,热应力幅值在孔道及附近区域达到最大,为焊缝区域热应力幅值的1.6倍,属于服役过程中的危险区域,预估此处的疲劳寿命受热疲劳影响较大,为此类结构实际应用中应重点关注的关键区域.     

焊接过程宏微观数值模拟与仿真的研究现状

焊接过程的数值模拟与仿真是研究焊接热过程、焊接电弧行为、焊接熔池、焊接应力与变形、焊接结构疲劳与脆断、焊接接头力学性能、焊接接头微观组织、界面形成机理,以及焊接缺陷分析等问题的基础。借助计算机辅助技术对于焊接现象进行模拟研究,可以解决试验和实际生产中诸多的困难问题,对焊接过程控制和工艺优化等具有重要的指导价值。通过对目前国内外焊接领域关于焊接过程宏微观的数值模拟与仿真研究现状的分析,描述了焊接数值模拟技术的主要发展方向,并指出了一些研究中的热点问题,旨在为相关领域的研究工作者提供有效的帮助,开拓新的研究思路。     

焊接凝固裂纹的数值模拟与预测

研制了一个焊接凝固裂纹数值模拟软件系统。该软件系统可以模拟和预测二维焊接构件是否产生焊接凝固裂纹。首先,系统的前处理部分可以帮助用户对工件进行网格剖分,计算电弧热输入,计算焊缝金属的单元“死”、“活”时间,输入材料性能参数并生成输入卡片。其次,依据生成的输入卡片,该软件系统可以连接Adina&t有限元软件,并对焊接凝固裂纹的温度场和应力、应变场进行模拟计算。然后,系统的后处理部分可以对计算的数据进行处理,并把处理后的结果以平面曲线、云纹图和三维立体图的形式提供给用户。最后,系统还可以把横向可调拘束试验得到的材料的凝固塑性曲线处理、回归成材料的凝固裂纹阻力曲线并将其与计算得到的材料的凝固裂纹驱动力曲线放在同一图形中进行对比,通过对比可预测焊接过程中是否产生凝固裂纹。该软件系统主要采用Visual Basic语言研制,并利用Matlab和Matrix VB软件中的图形函数和矩阵运算函数实现图形的显示。