焊接过程对焊接残余应力及残余变形的影响

采用热弹塑性有限元法，对直通焊和多人同时分段焊两种焊接过程的平板对接焊时焊接应力变形和圆柱壳板环缝的焊接变形进行比较，认为多人同时分段焊直通焊无论在降低焊接残余应力还是焊接残余变形都具有非常显著的效果。     

甲板分段焊接变形仿真与控制

采用热弹塑性有限元方法开展了甲板分段焊接数值仿真,基于三维Shell单元和双椭球焊接热源模型获得了结构温度变化和应力场,得到了甲板分段焊接变形及残余应力分布特点,同时探究了纵向和横向型材15种焊接装配顺序以及3种甲板分段拘束形式对残余应力和焊接变形的影响规律。结果表明,所设计的对称交替焊接方法对应的焊接变形最小,即先从船舯向舷侧焊接纵骨,再从中间向两端交替焊接横向桁材,最后从船舯向舷侧焊接纵向桁材;在甲板分段边缘和中心施加压条约束可获得变形控制与工作量的最佳平衡;通过优化焊接顺序和约束方式,可有效实现大型甲板焊接精度控制。     

焊接应力应变问题的再探讨

焊缝处有压缩塑性应变是以往对焊接应力应变的认识，然而此观点无法对熔合线处有液化裂纹出现以及裂纹不够长的情况进行解释，而本文通过高温应变分布图把焊接应力应变问题很好地解释出来。在对焊接残余应力进行消除时并不一定要把固有的应变源给去除掉，有时候在保留固有应变源的前提下仍然可以把残余应力给消除掉。实际上把残余弹性应变向塑性应变进行转变的过程就是把残余应力消除的过程。     

大型结构件焊接变形特征分析

从焊接残余应力产生机理入手,找出焊接变形的影响因素,通过数值分析推导焊接变形过程中残余应力产生的数学模型,用有限元模拟和试验方法检验模型并找出最优焊接方法．     

大型纵向桁材式基座焊接变形仿真与控制

基于热弹塑性法对大型纵桁式基座焊接过程进行了有限元分析,采用双椭球热源计算了焊接温度场与应力场,获得了基座焊接残余应力分布及变形情况,并对比分析了圆筒单元4种焊接顺序和3种基座约束方式对焊接变形的影响。结果表明,在压条和定位焊双重约束条件下,按照“头尾交替斜对称”焊接,基座变形最小;优化焊接顺序和约束方式,可有效减小大型基座的焊接变形。     

浅谈焊接变形的产生及防止

在工业生产中,焊接作业特别是手工电弧焊作业作为制造、修理的一种重要的工艺方法得到越来越广泛的运用,由于手工电弧焊自身的焊接特点,在焊接过程中必然会引起焊接体在一定程度上的变形,如不对其变形的原因进行分析并针对其成因采取有效的预防措旌,那么在焊接过程中必将给生产带来极大的危害。     

利用焊接变形原理控制储罐焊接变形的措施

钢制储罐现场安装时 ,无论是正装法施工还是倒装法施工 ,焊接变形的控制是其关键点。本文利用焊接变形的原理 ,并从焊接大工艺范畴 ,即切割下料、成形、焊接等工序较系统地论述控制储罐焊接变形的工艺措施。     

焊接变形有限元数值模拟分析

环形薄壁焊接结构在生产实践中有着广泛的应用。在现行工艺条件下统计火焰筒衬套组件焊接变形基本规律。并采用有限元分析软件ANSYS模拟火焰筒衬套组件焊接过程,模拟马鞍与内环焊接过程的温度场及变形情况;模拟结果表明:径向最大变形为0.494mm,而在其对应的180°处变形为0.756mm。通过理论计算,内环与马鞍焊接后径向最大变形为1.25mm,与实际焊后测量结果相符。总结模拟变形规律,为控制焊接变形措施提供理论依据。     

Ti2AlNb合金电子束焊接头残余应力及变形的数值模拟

目的 研究平板对接电子束焊接过程中Ti2AlNb合金接头的残余应力及变形规律。方法 采用高斯圆柱体和高斯面组合热源模型模拟了6.6 mm厚的Ti2AlNb合金平板对接电子束焊过程,对比研究了高焊速高束流和低焊速低束流2种工艺参数下焊接接头的残余应力和变形分布规律,并用小孔法测量了焊缝中心及距焊缝中心10 mm位置的残余应力值。结果 在高焊速高束流参数下,获得了熔池体积小、熔池宽度窄(为3.62 mm)、深宽比高的焊缝;在该参数下焊缝横截面上的高应力集中区(应力在900 MPa以上)尺寸较小,其宽度仅为低焊速低束流参数下的89%;同时,在高焊速高束流参数下,焊缝法向变形最大值为0.79 mm,低于低焊速低束流参数下的0.82 mm;模拟计算所得残余应力与实测值的误差在5.64%以内。结论 高束流高焊速工艺具有热输入小、热量集中、加工效率高的特点,有助于获得高应力集中区域小、深宽比高、变形小的焊缝,比低束流低焊速工艺更具优势。     

基于非结构自适应网格技术的高超声速流动数值模拟

发展了一种基于非结构网格的自适应方法,对高超声速无粘流场进行了数值模拟。根据流场参数的变化梯度确定加密边,由加密准则进行自适应网格剖分后得到分布合理的较密网格。通过预先生成的初始极密表面网格将边界的加密点投影到边界上,使得边界保持初始外形。通过求解三维Euler 方程,对三维双椭球高超声速绕流问题进行了数值模拟,计算结果和实验数据相吻合,表明了该文所建立方法的正确性和可靠性。     

基于凝固进程数值模拟的铸件裂纹预测方法

根据凝固层内应力表达式及裂纹萌生部位的判别准则,对生产条件下的φ800铸钢车轮裂纹进行了预测,并用常规的热弹塑性方法计算的结果及剖面低倍组织形貌进行了评价,结果表明:预测裂纹与计算和实测情况吻合;裂纹沟槽出现在距表面凝固厚度的2/3处,它与缩松、缩孔及组织缺陷没有必然的联系;控制铸件表面温度的工艺措施是减少裂纹的有效途径.     

U肋加劲板焊接残余应力数值模拟分析

通过数值模拟和实验方法对U 肋加劲板焊接残余应力进行了估算和分析,建立了三维热弹塑性有限元模型,采用生死单元法模拟焊缝填充和焊接热输入过程,实现了整个焊接过程中的动态应力和变形变化,得到了U肋加劲板的焊接温度场和应力场,分析了U 肋加劲板的焊接残余应力分布,并与残余应力测试试验结果比较.结果显示:U 肋加劲板近焊缝区残余拉应力达到材料屈服强度,母板远离焊缝区残余压应力平均值约为材料屈服强度的0.2 倍,其分布趋势与实验测试得到的残余应力分布比较接近,证明了所采用的焊接数值模拟方法的正确性.     

基于拟力法的钢支撑非线性滞回行为模拟

钢支撑在轴力作用下会同时发生材料非线性和几何非线性,复杂的力与变形关系是数值模拟过程中的重点与难点。该文基于拟力法的基本理论,提出了支撑非线性滞回行为的计算模型,通过塑性转动铰来模拟由屈曲行为引起的塑性弯曲变形;通过滑动铰来模拟由拉伸屈服和增长效应产生的轴向塑性伸长行为,模型中计及了弹性弯曲变形本身的几何非线性行为。该模型物理意义简单、力学行为明确,在模拟支撑非线性滞回行为的过程中保持初始刚度不变,塑性铰的变形可直观地衡量支撑的屈曲程度。数值模拟与试验结果对比验证了该方法的精确性与适用性。将该模型应用于某钢框架-支撑结构地震反应分析中,计算结果表明：该方法可以模拟支撑在复杂荷载作用下的非线性行为,具备拟力法所特有的精确、高效及稳定等优点。     

土体大变形单剪试验的SPH数值模拟

针对目前常规数值计算方法的局限,该文采用一种纯拉格朗日、无网格方法-光滑粒子流体动力学法(简称SPH法)对土体的大变形力学行为进行数值模拟.首先,根据SPH法的基本理论,对弹塑性力学控制方程进行了离散,构造了应力-应变关系的SPH求解格式,并采用Jaumann应力率进行土体应力.应变与内部质点运动间的转换.然后,进行两...     

基于韧性准则的金属板料冲压成形断裂模拟

该文基于Rice-Tracey韧性失效准则,探索金属板料冲压成形的断裂数值模拟方法。首先设计两种试验,并结合有限元分析结果确定双相钢板料的材料失效参数;然后,基于Abaqus软件的显式模块Explicit,编写采用Rice-Tracey韧性失效准则的用户自定义材料子程序VUMAT;最后对双相钢薄板深拉成形过程中的断裂行为进行数值模拟,并进行了试验验证。结果表明,数值模拟结果与试验结果吻合较好。可见,Rice-Tracey韧性准则可用于金属板料冲压成形的断裂预测。     

基于多尺度建模的钢管混凝土组合框架耐火性能数值模拟

钢管混凝土组合框架在局部火灾作用下可能会出现由于受火柱破坏而引发的结构连续性倒塌破坏。在合理选取钢材与混凝土的热-力本构模型的基础上,合理选取了组合框架中梁柱构件单元模型及其相互作用模型,基于ABAQUS软件用多尺度建模方法建立了局部火灾作用下三层三跨钢管混凝土平面组合框架的数值模型,对4种典型火灾工况下结构整体变形、内力分布、破坏机制等进行了分析研究,并在此基础上进行了不同火灾工况下组合框架的耐火极限计算。结果表明:框架中间层受火时,由于周围构件的约束作用明显而使得其耐火极限最大。     

焊接工艺对不锈钢角焊缝连接试件力学性能影响研究

对12个奥氏体型及12个双相型不锈钢正面角焊缝和侧面角焊缝连接试件进行了单调拉伸试验,考察了不同焊接工艺对角焊缝连接力学性能的影响.结果表明:采用氩弧焊焊接工艺的不锈钢角焊缝试件破坏面与电弧焊焊接工艺的试件破坏面形状相差较大,后者破坏面更加光滑;同时由于受到复杂应力的作用,正面角焊缝试件的真实破坏角度并不为相关规范规定...     

基于数值模拟的注塑模熔体前沿速度优化

在注塑成型的过程中,非均匀的熔体前沿充填速度将导致非一致的取向,以及非均匀收缩和翘曲变形,理想的充填模式应尽可能使熔体在充填过程中保持熔体前沿速度为常数.文中将数值模拟技术与遗传算法相结合用于注塑成型熔体前沿速度的优化,确定螺杆行程中的最佳分段控制点,以及控制点处的注射体积流率或螺杆速度的最优值以获得均匀一致的熔体前沿速度.数值分析采用广义的Hele-Shaw流动模型,耦合利用有限元/有限差分来求解控制方程,并利用控制体积概念实现熔体前沿的自动更替和推进.算例表明,优化的工艺条件设置可以使熔体前沿速度的均匀性提高50%左右.     

基于罚函数SPH新方法的水模拟充型过程的数值分析

同传统的网格法相比,光滑粒子流体动力学(SPH)方法非常适合于求解大变形和自由表面流动问题.阐述了SPH理论及其应用,并用罚函数处理流体与壁面的相互作用,以解决传统SPH本质边界条件不易施加的问题.对水模拟的允型过程实验进行数值分析,并和文献实验结果以及传统SPH进行对比,最终表明仿真结果与实验非常吻合,比传统SPH方...