铝合金激光拼焊应力场数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS模拟铝合金激光拼焊时应力场的变化.选取的热源模型为高斯热源,利用ANSYS软件的APDL语言编写程序实现移动热源的加载.在模拟中不但要考虑一般激光焊接中参数对应力场的影响,还要考虑铝合金激光拼焊的特性.结果表明,在焊缝区工件处于拉应力状态,远离焊缝逐渐过渡到压应力状态.当激光功率3000～4500 W、焊接速度2～4 m/min时,随着激光功率增大和焊接速度降低,焊缝附近的拉应力峰值及应力分布范围增大.     

相似理论在焊接温度场和应力场及应变场中的应用

从焊接热效应为焊接残余应力和残余变形的根本原因出发,认为相似温度场是相似应力场及应变场的前提。利用因次分析法,忽略弹、塑性形为能及相变引起的能量变化,推导出焊接温度场相似应满足的条件。在此基础上,利用方程分析法导出应力场及应变场的对应关系。为了进行数值验证,还推导出为满足相似温度场高斯热源应具备的必要条件。为了表明所推导相似条件的可行性,本论文利用平板表面堆焊的数值模拟进行验证,得到较好的结果。     

方坯结晶器铜管三维温度场与热应力的分析

在对小方坯结晶器钢管内热流传递理论的基础上,研究了钢坯及结晶器内温度的传递规律。利用有限元法对结晶器钢管的温度场及热应力场进行了系统研究,并对不同拉速、冷却强及设计锥度的条件下铜管的温度场和热应力场进行了研究。提出了预应力结晶器设计的理论基础,提高连铸机的拉速及改善铸坯的质量,为实际生产提供了一定的理论指导。     

铸造热应力场数值模拟研究的最新进展

时至今日,铸造充型、凝固过程数值模拟已经进入了工程实用化阶段,铸造过程计算机模拟仿真的研究,重点正在由宏转向微观,同时热应力场分析及是宏观模拟的研究热点和难点之一,本文重点介绍了热应力场数值模拟采用的数学模型,数值方法及最新进展,并展望了今后的发展趋势。     

硬态切削工件表面白层厚度预测方法

硬态切削过程中产生了高的机械载荷和热载荷,工件表面易产生白层组织,研究硬态切削工件表面白层的形成机理并对白层厚度进行建模预测,对于改善硬态切削加工技术具有指导意义。以探究白层形成机理为研究目标,综合运用弹塑性力学、热力学和材料相变理论,建立热力耦合的硬态切削模型,模拟了硬态切削过程中的温度场和应力场,分析了工件表面白层形成的组织转变过程,以热力影响下的材料相变温度作为白层形成的判据,建立了白层厚度的预测方法,并以轴承钢GCr15为研究对象,预测了不同切削参数下白层的厚度,对预测结果加以对比验证。研究结果表明:对于硬态切削工件表面白层的形成,基于相变理论的白层厚度预测方法是可行的。     

地下储油罐热力学有限元分析

在石油工业的中下游产业中,使用有许多埋藏在地下的储油罐,其安装好后常会因受温度的影响造成油罐损坏而导致事故。因此储油罐在投入使用之前进行热力学有限元分析,避免可能发生的事故是有必要的。针对小型加油站地下储油罐,运用有限元软件ANSYS,采用耦合场分析的方法,计算地下储油罐由温度场引起的应力场分布。根据储油罐的轴对称结构,选择过其对称轴的一平面建立了地下储油罐的二维平面模型,先计算了其瞬态热传导问题,再根据温度分布计算储油罐应力场分布。通过计算得到储油罐瞬时温度场分布及储油罐应力场分布。计算结果表明,温度场对储油罐产生的等效应力为拉应力,在储油罐设计时应考虑其影响。     

多道搭接对激光相变硬化蠕墨铸铁热力耦合影响的研究

为探究激光多道搭接相变硬化蠕墨铸铁温度和应力分布规律,分析搭接率的变化对热力耦合场的影响,利用有限元法对激光搭接过程进行了仿真模拟,得到了0、10％、20％、40％和70％搭接率下的温度场、硬化区域、回火软化区以及应力场的分布情况.结果 表明:随着激光搭接的进行,各扫描道的温度逐渐升高,后续道间的搭接区中心会经历二次硬...     

钢包透气砖在精炼条件下的应力场分布研究

利用ANSYS有限元分析软件对钢包透气砖在精炼奈件下(不同吹氩压力、精炼温度)的应力场分布进行了计算研究.结果认为,铝镁质透气材料结构应力与其热膨胀系数成正比变化;透气砖工作面狭缝尖端处应力最大,是其非工作底面的6.62倍,并且从非工作底面到工作面狭缝尖端应力增加最快;吹氩压力对透气材料应力的影响可忽略不计;精炼温度提高50℃,工作面狭缝各部位应力相应增加1%～2%.     

OMB气化炉中托砖架热应力的数值模拟和尺寸优化

建立了嵌入耐火衬里中的托砖架的三维物理模型,通过数值模拟计算了稳定运行气化炉的热面砖热端面温度为1300℃时,得到托砖架位置处的钢壳外表面温度为202.3℃,与工业数据十分匹配.结果 表明:托砖盘上表面的前端温度高于后端温度,最大等效应力为上表面两侧边;使用Parameter Optimization模块对托砖盘的厚度...     

铝合金激光熔化沉积应力场及力学性能分析

采用激光熔化沉积工艺对6 mm厚的ZL114A铝板中的通槽进行了修复试验. 试验中采用AlSi10Mg粉末作为沉积过程的填充材料. 为了选择合适的激光扫描方法,通过数值模拟的方式,探究了不同扫描路径下产生的残余应力情况. 模拟结果显示,相比于自一侧向另一侧平行扫描,自下向上逐层扫描方式更有助于减小残余应力,残余应力分布也更均匀. 采用自下向上的逐层扫描方式实现了铝板通槽的激光熔化沉积的工艺试验,并探索了缺陷及热输入对试件力学性能的影响. 结果表明,通过工艺试验得到的沉积试件,最优性能的试件抗拉强度为268 MPa,达到母材的89%. 试件断裂并未沿着沉积区与母材的界面处断裂,而是在沉积区内部层与层界面间的搭接区域断裂.