基于Sysweld的T形管焊接件温度及应力应变场数值模拟分析

采用双椭球体热源分布模型,基于Sysweld软件平台,对常用的暖气运输管道中T形管焊接过程进行数值模拟仿真.首先通过UG建立三维模型并导入Hypermesh进行了网格划分,之后在Sysweld中对焊接过程进行模拟仿真,获得了温度场及应力应变场的分布情况.然后对焊接过程温度云图及焊件整体形变进行了详细的分析,结果表明,热源处的温度达到2500℃左右,在焊缝周围形成了明显的热影响区;并在焊缝区域出现应力集中情况,其最大应力为277 MPa,在其材料的屈服应力范围内(345 MPa);且在焊缝处出现下凹现象,最大变形量为0.29 mm.此次分析为实际焊接提供理论依据.     

暖气T型管道焊接三维温度场及热应力场分析

对全数字自动焊接设备下的暖气T型管道焊接进行数值模拟研究,采用数学解析与试验相结合的方法验证了温度场模拟结果,并分析了不同焊接路径下的热应力。结果表明:热源选择直接影响焊接时的最高温度,而散热函数直接影响焊后降温速率。双椭球热源焊接下的母材的最高温度及冷却速率与数学解析结果相吻合,温度循环曲线与热成像仪实验趋势一致。热应力在焊缝中心线很小,向焊缝融合线增加至最大应力,达到材料的屈服强度。焊接路径及装夹约束对焊接应力应变均有影响,本文根据该分析结果合理选择焊接工艺运用于暖气管道T型管焊接。     

金属熔焊成形三维温度场数值模拟与分析

针对三维金属熔焊技术经历多次重叠热循环,层间等待时间直接影响成形质量和焊缝微观组织及可能引起的成形缺陷,建立了基于Sysweld求解器的单道多层直线往返堆积路径有限元模型,并进行加工试验验证. 结果表明,数值模拟技术可准确得到金属熔焊复杂的温度场及循环曲线,随层数的增加,热量累积,热源后方热影响区不断扩大,需设置层间等待时间保证成形质量. 等待时间大于30 s时,焊缝区经历明显的温度循环,成形质量较好. 等待时间越长,焊缝微观组织晶粒越均匀细密.     

层间冷却时间及起弧方式对堆焊成型质量的影响

针对金属熔焊环形堆焊件,利用数值模拟与试验相结合的方式研究了焊道间冷却时间对环形堆焊件成型质量的影响,并通过试验研究了不同起弧方式对堆焊成形质量的影响。结果表明,随着堆焊层数的增多,热量逐层积累,逐层增加焊道间的冷却时间,焊件成型质量较好;采用旋转起弧点的焊接方式可以大大减少堆焊件在弧根和弧稍处的焊接缺陷。