采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7 160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象，采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC. Marc通用有限元软件平台，从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头，采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形，即纵向收缩、横向收缩和角变形；将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变，采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明，大型锻焊齿轮在焊接制造后，直径方向收缩量约为11 mm，周向收缩量约为3 mm。     

后倾式离心风机叶轮机器人焊接工艺优化

在后倾式离心风机叶轮机器人焊接时，为了既保证焊缝质量又最大程度减小焊后变形量，综合运用热弹塑性有限元法和固有应变法对其焊接工艺进行优化。利用基于热弹塑性有限元法的Visual-Environment软件，结合双椭球热源模型对焊缝熔池情况进行数值模拟和实验验证，得到了最优焊接参数。在已知焊缝固有应变的情况下，采用基于固有应变法的Weld Planner软件对后倾式离心风机叶轮在不同焊接顺序和焊接方向下产生的变形进行了预测，得到了最优焊接顺序和焊接方向。运用得到的最优焊接工艺对后倾式离心风机叶轮进行试生产，其焊后变形情况与数值模拟得出的结果较为一致，满足产品的质量要求。     

焊接变形预测中基于假定热应变法的弹性有限元建模

传统的固有应变法在固有应变载荷的施加中,因难以准确反映实际固有应变分布规律而影响焊接变形预测精度。通过传统等效载荷法与应变直接边界法的融合优化,所提出假定热应变法能够有效弥补传统载荷法逐层输入固有应变载荷的失真,以及应变直接边界法无法预测凸型角变形及纵向弯曲的不足。同时,该方法通过等效力学模型综合考虑多样的固有应变分布,使由凸型角变形和凹型纵向弯曲组成的马鞍形屈曲变形实现准确的分析计算。通过试验、热-弹塑性有限元模型,应变直接边界法弹性模型和假定热应变弹性模型综合比较,研究5052铝合金平板堆焊下所形成的屈曲变形。结果表明,假定热应变弹性模型对屈曲变形实现准确和快速的预测,可以应用于大型焊接结构及激光增材制造中的变形预测,并能够为固有应变理论中实现实际固有应变分布的转换提供新的思路。     

基于固有应变理论的等高齿弧锥齿轮铣刀盘焊接变形仿真研究

基于固有应变理论,使用Weld Planner有限元软件对等高齿弧锥齿轮铣刀盘的焊接变形进行研究,通过建立有限元模型准确快速得到铣刀盘的焊接变形规律.根据仿真模型和焊接参数对铣刀盘进行焊接,测量的变形和数值与仿真参数一致.     

汽车保险杠长焊缝零件的仿真分析与工装设计

针对汽车保险杠主横梁具有长焊缝的特征,在焊接中存在焊接变形大和容易焊穿的问题,采用了有限元仿真的方法,对焊接过程进行了温度场和应变场的仿真。通过仿真结果得知,在添加辅助散热措施后,焊接过程中温度梯度变缓,散热更均匀,焊接应变有了明显减小。设计了专用水冷合模工装,提高了焊接精度。     

油田运输管道中的弯管法兰焊接仿真及优化分析

基于Sysweld软件平台,采用双椭球体热源分布模型,实现对油田运输管道中的弯管法兰焊接过程的数值模拟仿真。使用UG建立弯管法兰的三维焊接模型,利用Hypermesh、Visual-Weld和Sysweld等进行网格划分、分组和模拟仿真,获取了温度场及应力应变场的分布情况。通过分析焊接温度场分布和焊件形变得出温度场对焊件残余应力的影响,优化焊接装卡条件后,改善焊件残余应力情况。     

大面积紫铜板单面焊双面成型

普通工业纯铜的物理性能和化学成分决定了它的可焊性较差。对于几十平方米面积且焊后要求冷作拉伸成型的大面积紫铜薄板焊件,存在着焊接变形大,焊接缺陷多和焊接接头机械性能低于母材等三个关键问题。通过试验和四台23～63平方米展开面积的啤酒糖化设备的生产实践,用手工钨极氩弧焊单面焊双面成型工艺,有效地控制了焊接变形,晶粒粗大及低熔     

铁路货车侧墙制造过程建模与变形规律预测

由于焊接引起残余应力会导致薄板结构产生屈曲变形，采用基于固有应变的有限元方法，利用ANSYS软件的几何非线性分析功能，对某型号货车侧墙制造过程建模与焊接变形预测进行研究，获得符合试验结果的仿真模型。通过正交设计的仿真试验与主效果分析方法发现了不同设计变量与工艺参数对焊接变形的主要影响规律。其中，板厚／焊脚高对焊接变形的影响程度最大，其次是焊接速度和电压，最后是电流参数；跨距大小与焊接变形正相关，同时还与在整个侧墙所处的位置有关；帽型梁结构比槽型梁更具抗变形能力；侧板横拼对焊比竖拼略有优势。上述结论为优化货车侧墙设计与焊接工艺参数、制定不同跨距、板厚侧墙平面度误差设计规范提供了重要依据。     

旋挖钻机桅杆模型焊接变形的正交试验分析

为了分析旋挖钻机桅杆的焊接变形规律,通过正交试验法进行模型试验,来评价焊接反变形量、焊接顺序、焊接电流及电弧电压对桅杆箱形梁焊接变形的影响程度,为解决实际生产中桅杆的焊接问题提供定量化参考和依据。     

焊接变形的高精度测量方法及预测方法研究

基于有限元分析的固有变形逆解析方法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法计算固有变形时,必须已知焊接前后焊接接头上少数点的三维坐标值。为了提高固有变形逆解析结果的精度,提出利用接触式三维坐标测量仪准确地获得焊件中面上三维坐标的新算法。该算法是通过在被焊件上加工小孔,在每一个小孔附近测量八个点的三维坐标,利用测量得到的坐标值确定小孔的中心位置。以2 mm和3 mm薄板表面堆焊焊接接头为例,以计算得到的小孔中心三维坐标为已知参数,基于逆解析方法求得了各成分固有变形,并采用固有应变法预测了2 mm和3 mm薄板焊接变形。通过比较分析发现,尽管焊件板厚只相差1 mm,但焊接变形的特征和变形量却有显著的差别,采用该测量方法及算法能获得焊接接头中面上较精确的三维坐标,基于逆解析方法获得的固有变形各成分有效准确。     

固有应变值施加方式的焊接变形仿真研究

为提高固有应变法在预测焊接变形应用中的准确度,以T型接头为算例,采用SYSWELD仿真软件对多个方案进行数值模拟,研究了固有应变施加方式对焊接变形预测的影响,进而提出了一种新的固有应变施加方式。为了验证此方法的准确性,将三种设计方案的计算结果与热弹塑性有限元方法的计算结果进行分析比较。结果表明:在以焊缝中间线为轴心、焊缝直角边的1/2为半径的范围作为固有应变的施加区域时,其变形预测精度明显提高,变形量更加逼近于热弹塑性有限元分析方法的预测结果。     

大型储罐底板的组装与焊接

大型储罐底板焊接后的变形主要有波浪变形和角变形,通过对储罐成型的研究发现,大型储罐底板的焊接变形可以通过选择合理的组装方法、焊接顺序和焊接方法得到控制。其中波浪变形应注重降低焊接过程中对接头的约束,即通过减小焊接内应力而得到控制;角变形可通过改变焊接方法以降低板厚方向温差来减小。底板组焊完毕后还要进行严密性试验,其目的是保证焊缝在一定压力下不泄漏。     

基于切断技术的固有变形获取方法研究

固有变形逆解析法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法来获得铝合金或高强钢等轻量化结构材料的薄板焊接接头固有变形时,由于焊接过程中产生几何非线性现象的倾向大,逆解析过程中常常出现收敛困难而无法获得固有变形。针对这一问题,研究提出了一种借助于切断手段的方法来消除因几何非线性引起的收敛性问题。文中以钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊加工铝合金薄板接头为例,采用提出的"切断法"与"逆解析方法"相结合的新方法来获得了焊接接头固有变形,并在此基础上运用固有应变法再现了原尺寸铝合金焊接接头的焊接变形。通过比较分别由试验法、热-弹-塑性方法和固有应变法得到的焊接变形结果发现,尽管不同焊接方法对变形模式和变形量影响显著,但是利用提出的算法获得的固有变形值得到的焊接变形均能较好地再现热-弹-塑性有限元计算得到的结果。     

平面应变模型试验台焊接变形分析及控制研究

针对传统平面应变模型试验台下台面因焊接变形而导致平面度难以保证的问题,提出一种新的解决思路及利用变形补偿的新方法。利用SYSWELD焊接分析软件和ANSYS有限元软件分别计算模型焊接变形量和静载变形量,修正焊接工艺和静载加载位置,使焊接热变形和静载变形得到相互补偿,从而保证了下台面的平面度。实践证明反变形补偿方法相对于传统的焊后机加工或者焊后矫正变形的方法具有更高的平面度和更好的经济性。     

风电机组后机架工字梁焊接残余应力与变形的数值模拟分析与研究

基于热弹-塑性有限元分析理论,对风力发电机组后机架工字梁进行焊接过程的模拟仿真,获得了残余应力场分布及变形情况,并与实际焊接完成后的变形值进行对比。结果表明：焊后残余应力主要分布在焊缝区和热影响区,焊缝中心区域残余应力最大,翼缘板左、右两侧的残余应力呈对称分布,且上、下翼缘板的分布情况相似;距离焊缝中心越远,残余应力越小;翼缘板均向内侧收缩变形,且左、右两侧的变形不同,仿真分析结果与实际变形情况相吻合。采取反变形措施后进行焊接,翼缘板的最大变形为0.5 mm。该研究结果对实际生产具有重要的指导意义。     

基于固有应变法反应堆压力容器支座焊接变形预测

由于反应堆压力容器支座板厚大、焊缝多,焊接过程中不可避免的会产生焊接变形,如果可以提前对焊接过程中产生的焊接变形进行预测,就能够采取相应的方法在焊接过程中对焊接变形进行控制。基于固有应变法,采用有限元计算的方法对压力容器支座进行了仿真计算,对该结构在焊接过程中产生的焊接变形进行了预测,结果表明:在结构刚度较小的部位均出现较为明显的焊接变形,建议在实际施焊过程中增加适当的支撑来增加结构的刚度,减小焊接变形。对于结构整体焊接变形,可以通过改变焊接方向和焊接顺序来进行改善。     

焊接顺序对横向止挡焊接残余应力及变形的影响

采用数值模拟及试验手段相结合的方式研究焊接顺序对横向焊接止挡焊接残余应力及焊接变形情况的影响。基于Sysweld软件平台,对横向止挡焊接温度场及应力应变情况进行计算,并设置两种定位焊顺序及两种组焊顺序,通过排列组合方式得出四种焊接方案。通过数值模拟及试验对比发现,对于应力情况,定位焊接顺序对焊接残余应力的分布影响很小,而组焊接的焊接顺序对横向止挡最大残余应力的影响起主要作用。从变形情况来看,横向止挡X、Z方向的变形量最大,变形量1.2 mm左右,横向止挡Y方向的变形最小,变形量0.5 mm左右。采用方案四的焊接方法能够有效控制焊接残余应力及焊接变形。     

基于SYSWELD的船体结构焊接工艺仿真及优化

焊接是船舶建造的核心环节,对焊接工艺的有效分析和优化研究对提高船舶建造质量和效率至关重要。在对船舶结构焊接工艺分析的基础上,基于热弹塑性有限元法对典型船舶构件焊接过程的温度场分布、焊后变形和残余应力等基本特性进行仿真分析,得到了焊接速度、焊接电流和焊接顺序等焊接工艺对焊接变形、温度场分布和残余应力等结果的影响关系,为实现典型船体结构的焊接工艺优化,进而建立工艺参数数据库奠定了基础。     

一次爆炸焊接制备铝/镁/铝合金复合板的数值模拟

爆炸焊接过程具有瞬时、极速和复杂物理化学反应的特点,数值模拟是一种重要且有效指导和优化爆炸焊接试验的方法。提出一次爆炸焊接方法制备铝/镁/铝合金复合板,采用SEM和EDS表征复合板结合界面形貌及组织成分,研究发现铝/镁/铝合金复合板界面形成明显的波形界面,且结合界面处发生明显的扩散行为。通过数值模拟的方法分析爆炸焊接过程中复合板界面的应力应变场分布和温度场分布,结果表明复合板结合界面的连接机理是压力焊、熔化焊和扩散焊综合作用的结果。所得结果有利于指导一次爆炸焊接成型制备多层复合板及连接界面结合机理的研究。     

浅谈如何控制桅杆的焊接应力及变形的措施

以FR622C旋控钻机桅杆的生产为例,时桅杆的结构,桅杆焊接变形的原因进行分析,提出了减少桅杆变形的方法,及矫正桅杆焊接变形的方法.