钛合金薄板激光焊接和TIG焊接残余应力数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS，以激光焊接和TIG焊接温度场模拟为基础，对钛合金薄板的焊接残余应力进行了数值模拟，并分析了不同焊接工艺参数对激光焊接和TIG焊接残余应力分布的影响。数值模拟中考虑了材料参数的温度相关性，并与小孔释放法测试的焊接残余应力进行比较，结果表明：计算结果和测试结果吻合较好。     

不同有限元软件对Q390钢厚板T型接头焊接残余应力和变形预测精度与计算效率的比较

以Q390高强钢厚板多层多道焊T型接头为研究对象,分别基于ABAQUS、MARC和SYSWELD三款不同的有限元软件平台,开发"热-弹-塑性有限元方法"模拟接头的焊接温度场、残余应力与焊接变形。采用理论方法检验三种数值模拟软件在计算焊接温度场时的热量损失情况。结果表明,通过ABAQUS软件进行多层多道焊温度场的计算时,在后续焊道单元的添加和激活过程中,会造成热量的损失,对此提出了相应的解决方案;另外两个软件对焊接温度场的计算不存在热量损失问题。同时,采用试验方法实测接头的焊接残余应力和焊接变形。通过对比数值模拟结果与试验结果可知,三种不同的数值模拟软件对焊接残余应力都有较高的预测精度。对于焊接变形,ABAQUS的预测精度最高,然而计算时间最长;MARC次之,与ABAQUS相比计算效率提高了55%;SYSWELD对多层多道焊焊接变形的预测精度相对较差,但其计算效率最高,与ABAQUS相比效率提高了66%。为充分利用各个软件的优势进行焊接数值模拟的研究提供了较好的借鉴和参考价值。     

多道焊三维残余应力场有限元模拟

运用大型有限元计算软件ABAQUS，对316L不锈钢平板多道焊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对流、辐射散热的影响。运用内生热的加载方法模拟焊接热源，运用单元激活技术模拟多道焊焊接过程。获得了三维多道焊焊接温度场和残余应力场，并对计算结果进行分析。     

基于有限元分析钢板焊接温度场的影响因素

通过对有限元分析方法在焊接温度场中的应用进行研究，利用ANSYS软件的APDL语言以及单元“死活”技术模拟焊接的填充过程，较好的模拟焊接加热过程及整个温度场的瞬态变化并实现了参数化编程，利用有限元分析软件ANSYS对钢板焊接温度场进行动态模拟，建立高斯函数热源模型，对各项焊接参数的合理选择和优化提供有效的参考。     

焊接工艺参数对温度场影响的试验与数值模拟研究

针对焊接电流、焊接速度、焊板间隙以及焊枪偏离焊缝中心的偏心值4个焊接工艺参数进行了TIG焊接试验和数值模拟研究。为减少试验次数，采用了正交设计方案。利用红外测温仪测量和记录了焊件正面上某些点的热循环曲线，然后采用有限元法进行三维焊接温度场的数值模拟，并同试验值进行了比较，二者基本吻合，表明数值计算模型的有效性；以此数值和试验结果为基础，结合正交试验理论，分析了上述4个工艺参数对温度场(以某点热循环中的峰值温度为代表)的影响顺序，表明偏心值对焊接温度场的影响很大，而这一点是以往的温度场数值仿真研究中所忽视的，需要引起足够的重视。     

超声波塑料焊接温度场有限元数值模拟

超声波塑料焊接的温度场是研究其焊接机理的重要方面。但是由于超声波塑料焊接具有时间短、局部焊接区域封闭等特点，使得对焊接温度场的研究很困难。采用有限元的方法，对超声波塑料焊接过程中的温度场进行了数值模拟，并建立了具有高响应频率、实时测量、数据存储功能的先进测量系统。模拟结果和实际测量结果相近，说明有限元模型合理。     

基于ANSYS的车门铰链焊接热分析

运用有限元软件Ansys对焊接温度场和焊接结构场进行了三维实时动态模拟,并针对车门铰链焊接进行了实例计算,得出了一系列符合实际的焊接变形结果.     

焊接温度场与力学场模拟的研究进展

综述了国内外有关焊接温度场与力学场模拟的最新研究进展，主要内容包括焊接温度和力学场模拟的基础理论，关键模型及模拟方法，对焊接温度场，显微组织转变及焊接残余应力的耦合分析进行了讨论，介绍了几种典型的焊接模拟专用软件以及并行有限元分析技术。     

斜Y型坡口焊接裂纹试验的数值模拟

以低合金钢16MnR的斜Y型坡口焊接裂纹试验为例，利用有限元计算软件ANSYS对几种不同预热温度及不同厚度的试件进行了焊接过程热循环与动态热应力场的数值模拟。首先计算出试件的动态焊接温度场，之后利用温度场的计算结果进行热力耦合分析，得出．试件上动态热应力及最终残余应力的分布。通过对各试样计算结果的对比，分析了预热温度与试件厚度改变对试件焊接热影响区冷却速度与残余应力场分布规律的影响。     

NiTi形状记忆合金超声波焊接温度场数值计算与分析

NiTi形状记忆合金因具有优异的超弹性、形状记忆效应而被广泛应用。超声波焊接作为一种固相连接技术，在NiTi合金薄片材料的连接方面具有一定的优势，由于超声波焊接方法具有瞬时性且焊接过程十分复杂，所以难以通过试验观察的手段来研究其连接机理。针对NiTi形状记忆合金超声波焊接过程中温度难以监测的问题，采用ANSYS有限元分析软件建立NiTi合金的超声波焊接二维有限元分析模型，探究了超声波振幅对焊接温度场分布的影响规律，搭建热电偶测温平台采集焊接试验过程的温度数据对模型进行验证，结合数值模拟结果，分析了NiTi合金超声波焊接的连接机理。结果表明，焊接温度场与振幅呈正相关，在固定焊接条件下，振幅每增加5 μm，焊接最高温度约提高45℃。经试验测定，模拟结果与试验数据吻合较好，最高温度仅相差4℃，误差不超过最高温度的3%。将试验结果与模拟结果相结合，NiTi合金的超声波过程中铝没有熔化，接头为固相连接。     

挖掘机动臂板焊接温度场模拟及影响因素分析

利用有限元方法对挖掘机动臂平板对接焊温度场进行了分析,采用Goldak椭球热源模型,应用DFLUX子程序定义热源模型的位置、大小、热输入以及焊接速度等参数来模拟瞬态温度场的分布及其变化,在此基础上通过改变焊接热输入、热源模型参数和焊接速度来分析其对温度场分布的影响规律.研究结果表明,由于焊接热源具有集中移动的特点,焊接热源模型参数以及焊接速度对焊缝区和热影响区的温度分布影响比较明显,热输入的变化与最高温度的变化大致呈线性关系.运用有限元法,选取Goldak椭球热源模型通过DFLUX子程序可有效进行挖掘机动臂平板焊接的数值模拟.     

活性剂等离子弧焊焊接电弧的特性

针对活性剂等离子弧焊焊接过程,采用红外热像伪着色法测定了活性剂等离子弧焊焊接电弧温度场,并建立了活性剂等离子弧焊焊接电弧热流密度径向分布模型,对焊接电弧外形的变化,焊接电弧电压与活性剂之间的关系进行了研究。研究结果表明:活性剂等离子弧焊焊接电弧的温度分布比较紧凑,温度场外形窄,温度分布范围较集中,电弧径向温度梯度较大。电弧径向温度分布呈现正态Gauss分布模式。活性剂等离子弧焊焊接电弧收缩,弧尾翼消失,尾焰加大,电弧穿透力增强,电弧电压升高。     

焊接电流影响GMAW双丝焊电弧等离子体的数值模拟研究

基于电磁学理论和流体力学理论,建立熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)双丝焊焊接电弧等离子体三维数学模型,利用流体力学软件Fluent对其进行求解。重点研究焊接电流对GMAW双丝焊电弧等离子体行为的影响规律,获得了电弧温度、电流密度、热通量、磁场分布等结果。研究发现,随着焊接电流的变化,电弧等离子体形状变化显著。随着焊接电流的增大,电弧最高温度和电弧偏转角随之增大,电流密度和工件表面热通量由双峰分布转变为单峰分布,并且热通量峰值随焊接电流的增大而增大。此外,随着焊接电流的增大,磁感应强度和磁场力随之最大,磁场分布由独立两个磁场向耦合磁场转变。为有效、定量地证明模拟结果准确性,开展焊接试验,利用高速摄像监测电弧行为,利用光谱测温测量电弧温度。结果表明模拟结果同试验结果吻合良好,研究结果为合理选择GMAW双丝焊焊接电流参数提供理论依据。     

The effect of DSAW on preheating temperature in welding thick plate of high-strength low-alloy steel

Double-sided double arc welding (DSAW), a high efficiency method requiring no back chipping for welding thick plate of high-strength low-alloy steel was used in this study. Gas metal arc welding is employed for backing run and filler passes. The effect of DSAW on preheating temperature is investigated. Meanwhile, numerical simulation has been performed to predict transient temperatures, which are in good agreement with the experimental results. The critical stress in DSAW without preheating is 528.31 MPa, while in conventional welding with 100 °C preheating temperature, it is 393.44 MPa. The higher critical stress implies that the samples in DSAW without preheating have better cold crack resistance than those in conventional welding with 100 °C preheating temperature. Y-slit type cracking test indicates that the samples welded by double-sided double arc demonstrate better cold crack resistance than conventional welding at the same preheating temperature. Therefore, DSAW can realize welding thick plate of high-strength low-alloy steel with lower preheating temperature or even without preheating.     

铝合金平板钨极氩弧焊数值模拟与残余应力预测

利用ABAQUS有限元软件对铝合金平板钨极氩弧焊(TIG)焊接过程进行了数值模拟.首先应用移动的椭圆高斯分布表面热源作为输入热源,对TIG焊过程中的焊件温度场及应力场进行了模拟计算.高度不均匀的焊接温度场,导致构件中产生较大的残余应力与变形.最后,对冷却后的平板残余应力进行了预测,并将有限元计算结果与残余应力的实测结果进行了对比,两者吻合很好.     

哈氏合金B-3等离子弧焊接及盐酸法（加压）晶间腐蚀试验

哈氏合金B-3是一种抗强还原性介质腐蚀的镍钼合金,与大多数奥氏体材料类似,由于中温热稳定性较差而易引起晶间腐蚀敏感,严格控制线能量及层间温度是保证其焊接质量的关键。根据哈氏合金B-3材料性能及焊接特性,采用等离子弧焊接试板并选择盐酸法（加压）对试样进行晶间腐蚀试验,以达到摸索并制定正确的焊接工艺的目的。     

高硅铝合金壳体激光封焊缺陷及机制分析

采用激光焊对硅含量为50％（质量分数）的高硅铝合金壳体和硅含量为27％的硅铝合金盖板进行封焊实验.通过对焊缝区微观组织的观察,获得了焊缝区的组织特征及存在的缺陷.分析认为,焊接过程中温度和应力的急剧变化引发高硅铝材料内部的硅裂是焊缝微裂纹产生的主要原因,也是壳体封焊后气密性不能满足要求的主要因素.在此基础上,通过对焊接参数优化改进,提高了接头的质量.     

压力容器焊接基本现象模拟与仿真研究现状及展望

综述了近年来国内外在焊接基本现象模拟与仿真方面的研究现状及发展趋势,对焊接过程中的熔池流场、焊接温度场与力学场、焊接变形和残余应力、氢扩散分析、异种钢焊接接头碳迁移、特种焊接过程、焊接接头微观组织、焊接热影响区晶粒长大过程等的仿真模拟,以及焊接模拟计算机软件等进行了较全面的介绍和分析。