基于弹塑性力学的T形接头焊接变形三维模拟

采用弹塑性力学理论对常见的T形焊接接头的焊接变形进行了数值模拟.焊接过程中母材受热不均匀,材料的热物性参数、弹塑性性能随温度变化呈现非线性关系等都会使结构在焊后存在不均匀的焊接变形.在不同的温度区域,通过选择弹性或塑性矩阵及在塑性区定义屈服条件,采用有限元方法,对T形接头焊接变形过程进行了三维数值模拟.为提高数值模拟的精度,热源模型采用了与实际焊接过程较匹配的Goldak双热源模型.模拟结果表明,在距焊缝一定距离的纵截面上,T形接头的底版产生不均匀的焊接角变形,数值模拟结果与理论分析基本一致,为焊接结构焊接变形的预测及控制打下了基础.     

薄壁低碳钢管焊接变形的数值模拟

基于泛用软件ABAQUS,开发了适用于模拟熔化焊产生的温度场、应力场和应变场的热弹塑性非线性有限元计算方法.通过建立三维有限元模型和采用双椭球高斯体积移动热源,对低碳钢薄壁钢管的焊接温度场和焊接变形进行了数值模拟.同时还采用焊接机器人实际进行了低碳钢薄壁钢管的焊接,并实测了钢管的焊接变形.结果表明.数值模拟得到的变形和...     

T形焊接接头固有变形逆解析方法的开发

基于固有应变方法的弹性有限元方法是适用于大型复杂焊接结构件变形预测的有效方法,但这一方法得以运用的必要条件是必须已知存在于焊缝附近的固有变形.文中利用物理试验和数值模拟技术相结合的研究手段开发了典型焊接接头固有变形的逆解析数值计算方法.利用逆解析得到的固有变形值,采用固有应变弹性有限元方法对T形焊接接头的焊接变形进行了预测.通过比较数值模拟结果和试验测量值,验证了基于数值模拟技术的逆解析方法的求解精度.结果表明,T形焊接接头固有变形的逆解析算法是正确有效的.     

基于弹性反变形法的连接杆焊接变形控制

基于热-机耦合热弹塑性有限元理论,利用MARC有限元分析软件对连接杆的焊接变形进行数值模拟,并进行焊接试验. 将数值模拟结果与试验结果进行比较,两者基本吻合,误差仅为4.8%,验证了有限元模型建立的准确性. 在此基础上,自行设计了弹性反变形工装. 对有反变形工装的连接杆进行数值模拟,并将最佳工艺参数应用于试验中,得到了理想的焊接样件. 结果表明,当未采用反变形工装时,连接杆的最大焊接变形量为9.85 mm;当采用反变形工装且中间和两侧弯环的下压量分别为7,4 mm时,最大的焊接变形量减小至1.73 mm,降低了82.4%,有效的控制了焊接变形.     

减少热输入控制叶盘焊接变形的数值模拟

采用数值模拟的方法分析叶盘的焊接变形具有重要意义.为预测叶盘的焊接变形,在Marc中建立了发动机叶片电子束焊接有限元分析模型,对航空发动机叶盘电子束焊接过程进行了三维数值模拟,根据功率和熔深之间的关系,用功率随深度变化的方法减少热输入,控制航空发动机叶盘焊接变形.结明表明,在满足焊透,保证焊接质量的情况下,采用功率随深度变化的方法减少热输入可以有效控制航空发动机叶盘的焊接变形,对精密控制航空发动机叶盘的焊接变形提供了理论依据和数值上的参考.     

不同拘束条件下坡口间隙对焊接变形的影响

坡口间隙的存在及其在不同拘束条件下会对焊接变形产生不同影响. 以平板对接多层多道焊为研究对象,将坡口间隙作为考虑因素添加到焊接数值模拟模型中,采用试验测量与焊接仿真相结合的方法,在不同拘束条件下研究坡口间隙对焊接变形的影响效果,为进一步利用数值方法解决焊接变形问题提供了参考依据. 结果表明,相同拘束条件下,有无坡口间隙对焊接变形趋势影响并不明显,但对残余变形数值大小影响显著,且在弹簧拘束条件下焊接变形结果差别最大;被焊平板存在坡口间隙时,弹簧拘束条件下的模拟结果与自由状态下焊接试验获得的焊接变形结果最为一致.     

电渣焊接头焊接残余应力与变形的数值模拟

为研究电渣焊接头焊接残余应力的分布规律及变形特征,基于有限元分析软件MSC. Marc,开发了用于模拟电渣焊接头温度场、残余应力与焊接变形的热-弹-塑性有限元计算方法. 在所开发的计算方法中,采用全椭球等密度体积移动热源模型来模拟电渣焊的热输入,并以生死单元技术考虑焊缝成形,数值模拟了箱型柱中的腹板与隔板处电渣焊接头的焊接残余应力与变形. 同时,采用试验方法实测了电渣焊接头的横向收缩及角变形. 结果表明,横向收缩和角变形的计算结果都与试验值比较吻合,验证了所开发的数值计算方法的妥当性. 此外,利用数值模拟方法详细研究了电渣焊接头焊接残余应力的分布特征.     

低碳钢薄板单道堆焊焊接变形的数值模拟

基于ABAQUS有限元分析软件,开发了考虑移动热源、材料非线性和几何非线性的热-弹-塑性有限元计算方法.利用所开发的数值方法对薄板单道堆焊时的焊接残余应力和变形进行了模拟.同时采用试验方法测量了薄板接头的焊接变形和残余应力.通过对比数值模拟结果和试验结果,验证了所开发方法的有效性.在同时考虑几何非线性与材料非线性的情况下,有限元计算得到的焊接变形结果与实测值一致;计算得到的焊接残余应力也与实测值比较吻合.此外利用数值模拟方法详细研究了薄板焊接变形的特点和残余应力的分布特征.     

船用薄板焊接接头残余变形有限元模拟

运用热弹塑性有限元法,对不同焊接工艺条件下板厚6 mm的AH36钢薄板焊接接头残余变形进行了有限元模拟研究.结果表明,使用不同的焊接方法,纵向挠曲变形和角变形量发生显著变化,采用单一CO2气体保护焊,焊接残余变形量较小;采用CO2气体保护焊+埋弧焊的混合焊方法,焊接残余变形量有所增大;在焊缝背面施加雾化水冷,可以有效控制焊接残余变形,尤其对于控制采用单一CO2气体保护焊的角变形成效显著.为了验证有限元模拟结果的准确性,采用与有限元模拟完全相同的工艺条件对AH36钢薄板进行了焊接残余变形试验,试验结果与数值模拟结论存在一定误差,但基本变化趋势一致,表明采用有限元模拟技术可以预测AH36钢薄板焊接残余变形.     

焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响

为研究焊接顺序对T型接头角焊缝残余变形的影响,对平对接接头的焊接过程进行数值模拟和焊接实验,验证焊接模拟的合理性;建立T型接头双面角焊缝的有限元模型,采用生死单元技术和热结构耦合的方法对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟,分析4种焊接顺序对其残余变形的影响。结果表明,模拟结果与残余应力测试结果吻合良好,说明焊接模拟过程合理有效。T型接头在焊后发生了挠曲变形,焊接顺序2的残余变形最小,变形量为0.61 mm,采用从两侧向中间的焊接顺序能够减小T型接头的残余变形。