16Mn厚板多道焊焊接温度场分析

利用ANSYS有限元分析软件,对16Mn厚板焊接过程进行数值模拟。采用高斯分布热源模型模拟焊接热源,考虑材料物理性能随温度变化的影响,采用有限元法中的"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,对厚钢板的对接多道焊过程进行三维瞬态温度场数值模拟。分析焊接温度场分布规律,为优化16Mn厚板多道焊焊接工艺提供参考。     

16Mn特厚钢板多道焊温度场数值模拟

为了研究特厚板多层多道焊温度场分布,对两块板厚60 mm的16Mn特厚钢板的焊接过程进行了数值模拟和实验研究。利用ANSYS有限元软件和分布式计算方法,采用"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接材料的逐步填充,对特厚钢板的对接多道焊过程进行三维瞬态温度场数值模拟。同时采用埋弧自动焊对16Mn特厚钢板进行了17道焊接,焊接工艺参数与计算参数相同,焊接过程采用热电偶测量温度场,并与计算值相比较,结果表明:分布式计算方法可以有效缩短计算时间,且计算值与实验测量值吻合良好,成功实现了60 mm特厚板多层多道焊的温度场数值模拟。     

多层焊对接接头焊接残余应力有限元分析

运用大型有限元计算软件ANSYS,结合弹塑性有限元理论对Q345锰钢对接接头的温度场和残余应力场进行模拟。有限元模型中选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和周边热交换。运用生死单元技术模拟焊缝金属的填充过程。得到了三维单层焊和两层焊焊接温度场和残余应力场,并对计算结果进行分析。     

挖掘机主平台三维焊接有限元模拟

应用有限元软件ABAQUS对挖掘机主平台多道焊的温度场和应力场进行了数值模拟.选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度的变化和周边对流、辐射散热的影响,采用内部热生成和振幅曲线的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程.获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并分析了计算结果.     

X70管线钢厚板多层多道焊残余应力数值分析

基于逐层激活建模方式实现对多层多道焊接过程中焊缝金属填充的模拟，分别以半椭球体电弧热源模型和均匀柱体分布的熔滴热源模型为热源模型，建立了不等厚X70管线钢板多层多道焊接有限元计算模型，数值计算并分析了焊接过程中温度场和应力场演变、焊后残余应力状态。结果表明，经过多次焊接热循环后先形成的焊缝的应力状态与母材中焊接热影响区的应力状态接近；接头焊根处的残余应力要比盖面焊趾处的残余应力高，根焊两侧焊根的残余应力大小未受两侧板厚的差异影响，数值均达到468 MPa，焊缝焊趾与焊根处残余应力均低于母材屈服强度。计算结果与试验结果吻合良好，证明了模型的可靠性和准确性。     

9Ni钢焊接温度场的数值模拟

采用SYSWELD有限元计算软件,时9Ni钢多道多层焊的焊接温度场进行了数值模拟,并实现了焊接材料逐步填充的模拟,计算结果与试验结果非常一致.利用一次回归正交试验,研究焊接热输入和层间温度对焊接热影响区的热循环的影响.结果表明,焊后冷却时间t8/3和高温停留时间tH随着焊接热输入和层间温度的增加而增大.焊接热输入对t8/3和tH的影响较为显著,根据焊接生产实际条件,应采用小的焊接热输入.     

耐热钢焊接温度场的有限元模拟

基于大型有限元软件ABAQUS,对耐热钢焊接接头的温度场进行了数值模拟。计算中考虑材料物理性能随温度的变化,并运用单元激活技术模拟多道焊焊接过程。结果表明,所建立的模型可以较准确的模拟耐热钢焊接温度场。针对Cr-Mo耐热钢易于在热影响区产生Ⅳ型裂纹的现象,对热影响区的温度场进行了分析,并运用试验数据对热影响区的模拟结果进行了验证。     

船用钢板EH36焊接过程的温度场演变和分析

为探索船用钢板EH36焊接过程的温度演变机理,基于ABAQUS和二次开发技术,考虑材料热物理参数非线性变化以及焊件与周围环境的对流和辐射,对EH36焊接温度场进行模拟,并实验验证热循环曲线。结果表明,焊接2~3s后,焊缝区达到准稳态温度场;第3层第1道焊存在未填充金属不易热传递,等温线偏移;热循环曲线经历4个峰值并逐渐减小,实验和模拟结果吻合较好。为预测焊接过程及焊件的组织、性能和残余应力提供了依据。     

中厚板多道焊接温度场和残余应力场的三维数值分析

运用有限元分析软件ANSYS,对两块6mm厚316L不锈钢平板对接焊的三维瞬态温度场和应力场进行了数值分析.考虑了材料物理性能随温度的变化和周边热对流和热辐射的影响,采用移动的表面高斯分布热源来模拟焊接过程中的热量输入,利用“生死单元”技术模拟焊缝金属的填充、熔化和凝固过程.模拟结果表明,焊件热影响区狭窄,温度场呈移动的纺锤形分布.在垂直于焊缝方向的路径上,残余应力呈典型的W形分布,焊缝区纵向残余应力为拉应力,最大值达到材料的屈服应力,残余应力分布与中厚板焊接理论吻合良好.     

CLAM钢TIG焊有限元模拟

以我国自主研发的中国低活化马氏体钢-CLAM铜为研究对象.应用ANSYS有限元分析软件建立单面双道焊三维有限元数学模型,并运用APDL参数化语言及"生死单元"技术实现了模拟过程中焊接热源的移动及焊缝金属的逐步填充.模拟了CLAM钢TTG焊预热情况下瞬态温度场,定量分析了焊件不同位置的温度分布,并通过红外测温验证了温度场模拟结果.同时对比分析了不同的焊接速度对焊接熔池的影响.     

Numerical simulation of temperature fields for T-joint during TIG welding of titanium alloy

Three-dimensional finite element model was established to simulate temperature fields of T-joint titanium sheets during TIG welding with finite element method （FEM） software. Temperature dependent material properties and the effect of latent heat were considered. A technique of element birth and death was used to simulate the process of welded metal filling. Dynamic variation process of temperature fields during T1G welding was achieved. The simulated results agreed well with the measured results.     

采用热弹塑性有限元方法预测低碳钢钢管焊接变形

用有限元分析软件ABAQUS Code开发了用于模拟焊接温度场、焊接残余应力和焊接变形的热弹塑性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型,预测了低碳钢钢管多层焊接时的温度场和焊接变形,并通过试验验证了所提出计算方法的精度和有效性.结果表明,在多层焊接条件下,采用有限元方法计算得到的焊接变形与试验结果十分吻合.     

X80管线钢复合型坡口多道焊的T_(8/5)研究

焊接热输入和冷却时间是影响焊接温度场分布的重要参数.本文利用有限元软件ANSYS对X80管线钢复合坡口多道焊的焊接过程进行二维模拟,研究每道填充焊层T8/5的变化规律.结果表明,热输入对T8/5的影响最大;T8/5随热输入的增加而增大;由于前一道焊对后一道焊的预热作用,T8/5随焊道数的增多而增大;当层间温度等于预热温度时,各层的T8/5趋于一致.合理选择预热温度和层间温度可以有效控制各焊道的T8/5.     

5A06铝合金扫描激光填丝焊接头变形及应力分析

以30 mm厚5A06铝合金为研究对象，基于SYSWELD有限元分析软件，根据热-弹-塑性理论，建立5A06铝合金扫描激光多层多道焊接接头有限元模型，对其焊接接头的温度场、残余应力及变形进行模拟计算，并进行了试验验证. 模拟结果表明，窄间隙激光填丝焊每个道次的热输入量较小，不会造成热影响区晶粒长大. 焊缝横向残余应力最大值出现在接头靠近下表面的区域，约为130 MPa；靠近上表面处的纵向残余应力最大. 厚度方向上残余应力值较小. 通过与实测值对比，残余应力及变形的模拟值与实测值基本一致，可对接头的残余应力分布及焊后变形进行预测分析.     

Numerical Investigation on Residual Stresses of the Safe-End/Nozzle Dissimilar Metal Welded Joint in CAP1400 Nuclear Power Plants

The residual stress evolution in a safe-end/nozzle dissimilar metal welded joint of CAP1400 nuclear power plants was investigated in the manufacturing process by finite element simulation. A finite element model, including cladding, buttering, post-weld heat treatment (PWHT) and dissimilar metal multi-pass welding, is developed based on SYSWELD software to investigate the evolution of residual stress in the aforementioned manufacturing process. The results reveal a large tensile axial residual stress, which exists at the weld zone on the inner surface, leads to a high sensitivity to stress corrosion cracking (SCC). PWHT process before dissimilar metal multi-pass welding process has a great influence on the magnitude and distribution of final axial residual stress. The risk of SCC on the inner surface of the pipe will increase if PWHT process is not taken into account. Therefore, such crucial thermal manufacturing process such as cladding, buttering and post-weld heat treatment, besides the multi-pass welding process, should be considered in the numerical model in order to accurately predict the distribution and the magnitude of the residual stress.     

A microstructural and low-cycle fatigue investigation of weld-repaired heat-resistant cast steels

The multi-pass weld-repair of heat-resistant cast steels is carried out using an automated shielded metal arc welding (SMAW) process, with various filler materials and pre-heating at 400 °C. Specimens weld-repaired with a filler material more resistant than the heat-resistant cast steel (over-matching) generally crack within the base metal following the tenth filling pass, whereas specimens buttered with a soft alloy prior to welding remain free of cracks.The high temperature strain-controlled fatigue lifetime of material weld-repaired without buttering is lower than that of bulk initial material. This is due to an increase of the stress amplitude as a result of the so-called over-matching. In the case of material welded following a prior buttering, the fatigue lifetime is reduced because of the stress tri-axiality generated in the thin soft layer which prevents its plastic flow. As a consequence, it is concluded that even though buttering prevents cracking efficiently during welding, it is not acceptable as far as fatigue performance, especially lifetime, is concerned.     

基于ANSYS的中厚板补焊焊接温度场的数值模拟

利用有限元分析软件ANSYS对中厚板的焊补温度场进行了数值模拟。在模拟过程中,利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊缝金属由下至上的填充过程,较好地模拟了补焊时焊接电弧向上移动加热过程以及整个温度场的瞬态变化,并且实现了参数化编程。     

逐层填料建模的多层多道焊残余应力数值分析

基于连续数值模拟技术,在多层多道焊数值建模时,逐步添加每一层焊缝网格模型,进行分步的模拟计算,实现了有效的多层多道焊接热—力耦合有限元计算.利用连续模拟方法与非连续模拟方法,计算分析了多层多道焊试验模型.结果表明,与非连续模拟方法相比,连续建模方法收敛性好,且纵向残余应力峰值结果较传统建模方法更准确.同时,分析了热—力作用下多层多道焊缝的应力演变历程,揭示了多重热循环作用下焊缝纵向残余应力的变化过程.     

柴油机机体铸造充型过程有限元模拟

应用有限元法研究了12150V柴油机机体铸造的充型过程。使用有限法求解不可压缩牛顿流体流动控制方程,用体积函数法跟踪金属液自由表面的移动,预测了机体充型过程的流动速度场和温度场。以此为基础对机体铸造充型过程进行了评价,计算结果为发动机机体铸造工艺参数提供有益的参考。