基于焊接质量双椭球热源形状参数的简化模型

通过实测熔池形状确定双椭球热源形状参数存在成本高、效率低的问题。针对该问题,文中通过对6 mm以下薄板的对接接头模型进行了仿真,确定了不同焊接工艺参数、不同热源参数和不同板厚条件下双椭球热源的形状参数。根据仿真分析的结果建立了双椭球热源形状参数与板厚的数学模型关系式,从而简化了热源形状参数,提高了焊接仿真的效率,降低了试验成本。     

组合热源模型在焊接数值模拟中的应用

对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状.文中提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合.应用上述三种热源对马氏体不锈钢平板对接电弧焊的温度场及应力场进行了数值模拟.结果表明,使用组合热源进行数值模拟较之单独使用高斯或双椭球热源的残余应力计算值与实测值吻合度更高.     

高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立

基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的"钉头"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性.     

焊接理论——一般问题

20095032 组合热源模型在焊接数值模拟中的应用／盖登字…／／焊接学报。-2009,30（5）：61-64,68 对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状。提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合。     

焊接理论——一般问题

20095032 组合热源模型在焊接数值模拟中的应用／盖登字…／／焊接学报。-2009,30（5）：61-64,68 对不同焊接热源的特征要素进行分析,焊接数值模拟中采用高斯面热源和双椭球体热源处理焊接加热问题均不能准确地反映焊接熔池形状。提出焊缝表面高斯热源和焊缝内双椭球体热源结合的组合热源模型,其熔池与实际焊缝熔合线吻合。     

热源形状参数对薄板焊接残余应力和变形的影响

采用热-弹-塑性有限元方法模拟焊接残余应力和变形时,对于移动热源模型形状参数的选取,在大多数情况下大都是根据研究者的经验来确定.然而对于热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响尚不十分明确.基于ABAQUS有限元软件,以高强钢SM490A单道TIG焊为例,通过建立三维有限元模型和采用双椭球体积移动热源模型,研究了热源模型形状参数对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,热源模型形状参数对焊接残余应力影响较小,而对焊接变形,尤其是对角变形有一定程度的影响.     

基于SYSWELD铝合金管点焊温度场数值模拟

基于专业焊接软件SYSWELD,采用Goldak提出的双椭球热源模型,对1.5mm厚铝合金管点焊过程进行了有限元数值模拟。模拟中充分考虑了材料热物理性能参数的非线性,及对流、辐射等边界条件对焊接温度场的影响,并运用HSF校正工具对热源各项参数进行校核。将模拟结果与焊接接头相比较,结果表明:计算所得熔池形状与实验结果基本吻合,得到了焊接接头温度场的变化规律。     

基于SYSWELD的GTAW三维动态熔池形状的有限元模拟

基于双椭球体热源模型,建立了运动电弧作用下的GTAW焊接不锈钢0Cr18Ni9薄板三维瞬态焊接热过程的数值分析模型.考虑了材料的热物理性能参数、相变潜热与温度的非线性关系,给出了应用SYSWELD软件的校正工具对热源分布参数进行确定的方法.将熔池形状的有限元解同试验结果进行了比较,计算所得熔池形状与实测结果吻合较好,证...     

角接热源模型校核研究

在角接过程中,为了使模拟的热源模型与实际热源相符,需对模拟角接热源模型进行校核。本文以普通碳素结构钢为例,基于改进双椭球热源模型对其角接接头进行数值模拟,采用合适热源数学模型参数确定焊接熔池的精确形貌,并获得改进双椭球热源模型的敏感性参数在MAG焊条件下熔宽、熔深的线性回归结果。研究结果表明:普通碳素结构钢角接接头可根据金相熔池形貌的熔宽、熔深相应地校核焊接热源模型的相关参数,并可为更准确的模拟结果提供参考。     

T型角接头焊接热源模型研究

基于有限元软件ANSYS建立了T型角接头的三维热分析模型,阐述高斯热源模型、双椭球热源模型、均匀热源模型以及两种组合热源模型的分布函数形式,并应用各热源模型结合生死单元技术对T型接头焊接过程进行数值模拟,得到不同热源模型下的焊接动态温度场。通过对数值模拟结果的分析对比表明:高斯热源及高斯-双椭球组合热源模型的模拟熔池尺寸大小有限,使得焊缝不能达到完全熔化;双椭球热源、均匀热源模型及高斯-均匀组合热源模型能较真实地模拟焊缝熔合区的形状及温度场分布,其中应用均匀热源模型可达到更为满意的结果。     

基于模拟退火算法的高强钢Yoshida-Uemori材料模型参数反演分析

针对Yoshida-Uemori模型参数难于确定的问题,以DP600双相高强钢为例,提出将图解法与有限元模拟反演技术相结合,应用工程优化数学思想,借助于模拟退火算法最小化有限元计算值与物理试验真实值之差,兼顾结果精度与求解效率。通过使用不同初始值反演分析可以发现,此求解方法对于初始值具有良好的适应性,可极大提升反演结果的容错率,更适于实际应用。并通过V型弯曲试验验证了经由该方法测定的Y-U模型参数可直接用于有限元回弹仿真模拟中。     

管子对接多道焊接计算效率与精度分析

研究了焊接分段移动热源和焊接区网格尺寸对管子对接焊接过程计算精度和效率的影响,得到一种相对合理的网格尺寸和热源的分段方法以满足大型管子焊接应力三维模拟计算精度和效率的要求.结果表明,焊接区和热影响区的网格尺寸≤3.3mm,并且采用分段移动热源的方法,可以满足计算精度的要求,并大大的提高了三维模拟计算的效率.     

一种基于遗传算法的板形模式识别方法

针对冷轧带钢生产中板形控制的要求 ,提出采用遗传算法进行板形模式识别的方法 ,该方法的特点是可以根据不同轧机的板形控制模式决定板形模式方程 ,板形识别精度高。仿真结果证明了该方法的有效性     

钛合金筒形件真空热胀形过程数值模拟及模型优化

利用MSC-Marc有限元分析软件，建立了BT20合金筒形件真空热胀形的热力耦合有限元模型。在优化模型中引用了步长自适应控制技术和两步法模拟。计算了BT20合金筒形件真空热胀形过程的温度场和变形场。结果表明：采用步长自适应控制技术和两步法模拟，有效的缩短了模拟时间，在精度变化不大的情况下，显著提高运算效率。计算结果与实验结果吻合较好。     

外啮合齿轮泵内泄漏理论模型的建立及参数优化

以CBZb2系列齿轮泵为研究对象,建立内泄漏的理论模型;在容积效率试验结果的基础上,对所建立的理论模型经复合形法参数寻优而得优化数学模型.针对两模型编写仿真程序和参数优化程序,同时对两模型精度进行评价,指出各自的适用范围.     

薄壁筒形件内外齿旋挤复合成形

针对薄壁筒形件内外齿加工效率低、成本高、精度低等问题,采用筒形件作为坯料,开展了旋挤复合成形工艺研究。分析了旋挤复合成形工艺相关运动规律、材料流动特性;通过理论计算及数值模拟确定相关成形工艺参数;然后加工相关工装,成形出高精度薄壁内外齿筒形件,并对相关工艺参数及数值模拟模型进行了验证。研究结果表明,旋挤复合成形工艺可实现高精度薄壁内外齿零件的高效制造;且相关工艺参数合理可靠;建立的数值模拟模型可对成形中材料流动及回弹特性准确预测;所得成果为此类零件旋挤成形工艺的开发提供了相关依据。     

铸件热应力影响因素研究

应用应力框灰铸铁试件研究了温度载荷的时间步长和有限元网格尺寸大小等因素对铸件热应力数值模拟结果的影响。在一定条件下，温度场载荷的时间步长对计算精度影响不大但影响计算的效率。当网格数量不大时，减小有限元网格尺寸可以明显提高计算精度，计算的时间增幅不大；当网格数量增加到一定程度后，增加网格数量，计算精度提高幅度较小，而计算时间大幅度增加。所以在满足计算精度的前提下，应选择适当的网格尺寸。     

铸件热应力影响因素研究

应用应力框灰铸铁试件研究了温度载荷的时间步长和有限元网格尺寸大小等因素对铸件热应力数值模拟结果的影响。在一定条件下,温度场载荷的时间步长对计算精度影响不大但影响计算的效率。当网格数量不大时,减小有限元网格尺寸可以明显提高计算精度,计算的时间增幅不大;当网格数量增加到一定程度后,增加网格数量,计算精度提高幅度较小,而计算时间大幅度增加。所以在满足计算精度的前提下,应选择适当的网格尺寸。     

基于GPU并行计算的风沙流SPH数值分析

在研究风沙流动方面,光滑粒子流体动力学方法(SPH)的无网格性有着独有的优势。利用SPH方法研究风沙流动时,需要将整个计算区域离散成数量庞大的单个粒子,因此计算规模大、计算效率低。为提高SPH方法的计算效率,采用支持并行计算的CUDA平台,利用GPU大规模并行计算技术,实现SPH方法数值模拟时的加速运算。以二维气沙两相耦合模型作为数值算例,利用GPU并行计算详细分析颗粒群的运动规律。比较在不同粒子数下CPU与GPU的计算效率以及GPU线程数对计算效率的影响。对所得结果进行统计分析后,得到了单颗沙粒的典型抛物线形和变异的跃移轨迹。模拟结果证明:SPH-GPU并行计算技术能够应用在风沙流结构的数值模拟研究中。     

旋转电弧窄间隙焊温度场和侧壁熔深的数值模拟

针对旋转电弧窄间隙MAG焊焊缝成形研究需要,采用Ansys软件对旋转电弧窄间隙MAG焊接温度场进行数值模拟,研究焊缝成形的影响因素.考虑旋转电弧窄间隙MAG焊特点,实现热源模型旋转加载和旋转电弧窄间隙焊接三维温度场数值计算,模拟温度场结果与试验焊缝形貌吻合良好.为进一步提高计算效率,根据热源等效和旋转电弧热源分布特点,提出了一种类似马鞍形圆环的等效热源,侧壁熔深模拟结果与实际较符合,且计算效率大为提高.研究结果为进一步的熔深控制和焊接变形研究奠定基础.