Welding deformation control of medium-thickness structures made by advanced high strength steel

In order to investigate the residual angular deformation in fillet welding of T-joint of HG785 high strength steel with a medium thickness plate, both detailed thermo-mechanical finite element simulation and conventional gas metal arc welding experiment were carried out in the present study. In-process deformation control method using backheating method to reduce the residual deformation was discussed.     

高速焊接对焊缝成形的影响

采用常规气保焊方法和等离子-MAG复合焊接方法,进行平板高速堆焊实验,研究焊接速度对焊缝成型以及咬边、驼峰焊道等缺陷的影响。实验结果显示,等离子-MAG复合焊接的熔深明显大于常规气保焊。在高速焊接时,复合焊接焊缝外观质量显著高于普通MAG焊接,如复合焊在1.6mm/min以上时出现咬边缺陷,常规MAG焊为1.4m/min;等离子-MAG复合焊在3.2m/min时出现驼峰缺陷,常规MAG焊为2m/min。     

复合材料对含缺陷混凝土输送管的防护作用分析

含有裂纹、磨损等损伤缺陷的常规混凝土输送管在工作中易发生爆管,影响到施工安全。依据复合材料的分层失效特点,提出金属基底-纤维复合材料的输送管结构,并以四种含碳纤维或玻璃纤维的铺层方式为例,采用有限元法就复合材料对含裂纹、磨损典型缺陷混凝土输送管的防护作用进行了研究。损伤状态下,各纤维层与金属内衬的应力状态表明,纤维层先于金属内衬发生失效,避免了脆性材料内衬突然破坏而导致的爆管现象,有效防护了混凝土输送管的安全使用。     

随焊冲击碾压控制焊接应力变形新方法

提出了随焊冲击碾压控制薄壁构件焊接应力变形、防止焊接热裂纹的新方法,其原理为：通过前后冲击碾压轮,分别对焊后尚处于高温状态的焊趾和焊缝区金属施加一定频率的冲击碾压力,其中前轮周面形状是内凹的,迫使焊趾处的金属向焊缝中心流动,抵消致裂拉伸应变,达到防止焊接热裂纹的目的;后轮周面形状是外凸的,将焊缝金属纵、横向压缩应变和前轮对焊缝的横向挤压应变碾开,使焊缝金属在纵向和横向都充分延展,降低了焊接残余应力,减小了焊接变形。这种方法,设备简单可靠,小巧轻便,不仅能够控制直焊缝,而且能够控制封闭焊缝应力和变形。试验结果表明,随焊冲击碾压法能有效地防止焊接热裂纹的产生;能将薄壁构件焊接残余应力降低到非常小的水平,甚至由拉应力状态转变为压应力状态;能将焊接残余变形控制在常规焊接状态的1/10左右,而且焊道非常平整光滑,余高非常小,有利于缓解焊趾处的应力集中。     

LF6铝合金薄板平面内环焊缝焊接应力与变形的数值模拟

从力学角度出发,以LF6铝合金薄板平面内环焊缝的焊接为例,对其焊接残余应力和变形的特点进行了探讨。采用非线性有限元技术,对常规焊接条件下温度场和应力场进行了模拟,结合弹性稳定性理论对环焊缝焊接产生的特殊变形规律进行了研究。数值模拟结果表明,在环焊缝焊接过程中形成了与常规对接焊完全不同的焊接热循环过程,残余应力状态复杂;焊缝外侧的压应力超过了失稳变形极限,造成了铝合金薄板的失稳变形。     

求解粘弹性问题的时域自适应等几何比例边界有限元法

提出一种基于分段时域自适应算法和等几何分析的求解粘弹性问题的数值方法。利用时域分段展开,建立了递推格式的比例边界元求解方程,环向比例边界采用等几何技术离散,在继承常规比例边界有限元半解析、便于处理应力奇异性/无限域问题等优点的同时,可更准确地描述几何边界,由此进一步提高了计算精度;在时域,通过分段时域自适应计算,保证不同时间步长下的计算精度。通过数值算例,从计算精度、收敛性等方面,对所提方法的有效性进行了验证。     

随焊冲击碾压减小应力变形防止热裂纹应变场分析

随焊冲击碾压法(weld with Trailing Impact Rolling，WTIR)是一种降低应力、减小变形防止热裂纹的新方法。文中分析了在前后冲击碾压轮作用下，焊缝金属塑性流动和应变场的变化规律，揭示了这种方法的机理。前轮周面内凹，迫使焊缝金属由焊趾处向焊缝中心流动，对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一个横向挤压塑性应变，减小甚至抵消致裂的拉伸应变，防止了焊接热裂纹的产生。后轮缘稍向外凸，将焊缝金属冷却产生的压缩塑性变形充分碾开，减小了工件的应力和变形。试验结果表明，随焊冲击碾压能有效地防止焊接热裂纹的产生，将试件的纵向挠曲变形与横向收缩变形量控制到常规焊接状态的1／10和1／5左右，同时能将薄壁构件焊接残余应力控制到非常低的水平，甚至由拉应力状态转变为压应力状态，验证了应变场分析的正确性。     

钻头圆锥钻齿切削岩石数值模拟以及一种新的解析估算模型

旋挖钻钻头圆锥形钻齿切削岩石破碎机理研究,能为旋挖钻钻头结构优化设计与钻进效率提升提供相关技术支持.基于修正的Drucker-Prager塑性模型,建立了圆锥钻齿切削岩石的数值仿真模型,并测试了抗拉强度、抗压强度两种准则计算结果的差异和岩石剪胀角对数值仿真计算的影响.同时,结合岩石抗压强度、内聚力以及摩擦角,给出了一种...