残余应力对多焊缝整体加筋壁板稳定性影响研究

为明确残余应力对2024-T3搅拌摩擦焊多焊缝整体加筋壁板稳定性的影响,采用ANSYS有限元软件建立了2种典型搅拌摩擦焊接多焊缝加筋壁板数值计算模型。通过热力耦合算法分别计算了2种加筋壁板(A,B)的残余应力分布,并对其进行屈曲和后屈曲分析。结果表明:多焊缝整体加筋壁板的残余应力受焊接顺序影响,加筋壁板A的残余应力主要集中在长桁右侧,加筋壁板B的残余应力则集中在焊接顺序靠后的长桁处。残余应力对加筋壁板稳定性影响较大。考虑残余应力后,加筋壁板A的临界屈曲载荷降低了14.2%,加筋壁板B降低了12.4%。     

大型非锚固储液罐水平地震响应数值分析

基于ANSYS14.0软件建立了3万m3大型非锚固储液罐流固耦合有限元模型,并进行了抗震设计等级下水平地震作用应力和位移响应的数值分析。分析表明:在水平地震作用下,罐壁靠近底部区域出现了明显的"象足"变形;应力与应变响应的结果显示,发生"象足"变形的区域等效应力小于屈服强度,而轴向压应力超过规范设计临界应力,说明"象足"变形为局部屈曲破坏;对于大体积非锚固储液罐,水平地震作用下相对于小体积储罐底板竖向提离的位移较小。     

基于固有应变的加筋板焊接变形分析

船体分段在焊接过程中产生的变形会给后续的焊接和装配带来很大困难,甚至使结构强度降低,精确预测和控制焊接变形是个难题.采用的固有应变等效载荷法是结合固有应变理论和实验结果,先计算焊接区域的固有应变,再将其转化为等效载荷,进而应用弹性有限元分析求得焊接变形.通过对简化的杆一弹簧模型的分析,可知固有应变受焊接区域的约束强度及焊接热输入的影响.该方法是计算大型复杂结构焊接变形的工程实用方法,可用于研究焊接变形的CAD系统及造船厂的仿真.     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.     

考虑残余应力影响的蜂窝梁畸变屈曲性能研究

基于蜂窝梁残余应力的试验研究成果和普通工字钢梁的残余应力分布研究成果,给出了蜂窝梁的残余应力分布模型,并与已有试验研究结果对比,以验证该模型的正确性。通过分析梁的长度、翼缘厚度和宽度等对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载的影响规律,进一步探索了残余应力对蜂窝梁畸变屈曲荷载的影响程度及简化考虑残余应力影响的计算方法。研究结果表明：翼缘宽度和厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较大,而腹板厚度对蜂窝梁畸变屈曲临界荷载影响较小;提高钢材强度可在一定程度上提高蜂窝梁畸变屈曲临界荷载,但残余应力的影响程度会相应增大;提出采用折减系数Kd=0.85来计算蜂窝梁畸变屈曲荷载中的残余应力影响,该方法安全且简便,便于实际工程应用。     

高温超导电机磁体支撑结构焊接残余应力分析及影响研究!

焊接残余应力不仅可能使高温超导电机磁体支撑结构产生裂纹,还可能与外加载荷叠加后改变磁体支撑结构的承载能力。应用轴对称模型及单元生死技术,对高温超导电机磁体支撑结构进行了焊接数值模拟,得到了焊缝残余应力的分布规律,同时在结构强度分析中考虑了焊接残余应力的影响。数值模拟结果表明:最大残余Mises应力出现在焊缝区域,远离焊缝区的应力几乎为零;整体退火对焊接残余Mises应力的降低非常有效;焊接残余应力和外载荷作用下的Mises应力进行了叠加,导致磁体支撑结构的强度明显下降。研究结果为磁体支撑结构的设计、生产工艺的优化及降低焊接残余应力提供了理论依据。     

随焊冲击碾压控制平面封闭焊缝残余变形研究

随焊冲击碾压是一种控制平面封闭焊缝残余应力变形及防止热裂纹的新方法,它通过2个冲击碾压轮迫使焊缝金属沿着一定的方向严生塑性变形流动,达到减小应力变形防止热裂纹的产生．试验结果证明随焊冲击碾压试件表面平整光滑,没有热裂纹．在一定的范围内,试件的最大残余变形量与气锤压力之间有一定的对应关系;在合适的气锤压力下,随焊冲击碾压法可以将薄壁构件平面封闭焊缝引起的残余变形降低到常规焊接状态的1／12以下．由于随焊冲击碾压能够将焊缝外侧周向压应力降低到结构的临界失稳压应力以下,因而减小了薄壁构件失稳变形,同时还减小了由焊缝收缩引起的焊接变形．     

多层不等厚组合圆柱壳屈曲数值模拟分析

针对大型立式组合圆柱壳结构的几何特征,采用数值模拟方法分析了多层不等厚特征因素对圆柱壳屈曲临界载荷的影响.提出多层不等厚可看成是圆柱壳壳壁上的几何缺陷,在一定程度上会减弱经典圆柱壳的屈曲临界应力水平.建立数个多层不等厚组合圆柱壳的屈曲分析有限元（FEA）模型,初步分析了不同载荷工况下多层组合圆柱壳的屈曲行为,得到相应的屈曲失稳临界载荷,验证了环向应力对组合圆柱壳屈曲的影响规律.结果表明,多层不等厚特征因素可明显降低经典圆柱壳的屈曲临界载荷,其中层数和相邻圆柱壳壁厚差值对屈曲临界载荷的影响最大.     

焊接顺序对工字梁焊接变形影响的数值计算

制定合理的焊接顺序方案可以减弱工字梁焊接过程中的焊接变形,减少焊后对变形矫正所需的时间和生产成本,优化焊接生产工艺。文章设计了4种不同焊接顺序的方案,采用SYSWELD软件计算了工字梁焊后1 h的应力场,并对比分析焊后工字梁中变形及残余应力的分布,研究了焊接顺序对焊接变形及残余应力的影响规律。结果表明:不同焊接顺序对焊接变形及焊后残余应力分布的影响差异不大,焊接变形主要发生在翼板600～700 mm位置处,焊后残余应力主要集中在焊缝区及近缝区;从最大焊接变形量和残余纵向应力峰值来看,采用腹板两侧焊缝同时焊接为最佳方案,最大变形量仅为0.62 mm,而其他焊接方案产生的焊接变形量约为最小变形量的2倍,此方案残余应力虽然相比其他方案的峰值较大,但每种方案焊后残余应力主要为拉应力,均需要进行焊后消应力处理。     

结构钢焊接残余应力三维有限元分析

对结构钢板对接焊接及腹板与翼缘角焊缝连接的工字型截面梁进行三维有限元模拟,分析了焊接温度场、残余应力分布及残余变形。有限元计算结果与试验结果比较吻合,证实了计算模型的有效性。计算结果表明:焊接热影响区存在较大的三向残余应力,且纵向残余应力大于横向残余应力,对结构局部受力将产生较大影响,但由于焊接残余应力是自平衡的,故焊接残余应力的存在对钢材宏观受力影响不大。     

立式储液罐提离机理及“象足”变形产生原因

为了研究立式储液罐的提离机理及大变形产生的原因,从而减轻储液罐在地震灾害中的损失.基于ANSYS软件建立了考虑液体晃动和罐底提离的立式圆柱形储液罐结构有限元模型,并分别进行了水平荷载和竖向荷载作用下罐底提离及"象足"变形分析.数值分析结果表明:由于倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,并将储液罐底板局部向上拉起,即所谓罐底提离,形成月牙区域.罐壁"象足"变形产生的原因主要是由于罐壁的纵向压应力达到或超过屈曲临界应力,是一种屈曲破坏,而不是强度破坏.     

负载下钢结构工字形压弯构件焊接加固试验

为研究钢结构压弯构件在负载下焊接加固过程的热影响以及不同初始负载对焊接加固后受力特性的影响,进行了压弯钢柱的静力试验.被加固钢柱均为工字形双轴对称截面,置于顶端面内自由面外平动约束、底端固接的边界条件下,柱顶固定面内偏心距按四档不同初始负载分别进行.采用翼缘外对称贴焊钢板加固方案,材料类型均为Q345B级普通碳素钢.研究了负载下焊接加固过程构件的位移变化、腹板焊接应力应变重分布、加固后失稳破坏模式及稳定承载力.结果表明:加固焊接次序决定了焊接残余变形及焊接应变重分布的发展机理;初始负载影响焊接残余变形大小;而焊接热输入和初始负载大小共同影响荷载-位移曲线的焊接平台段宽.较小的初始负载几乎不影响承载力,而较大的初始负载明显对承载力不利.此外,初始几何缺陷也影响加固后承载力.     

基于流固耦合理论的立式储液罐抗震数值分析

建立基于流固耦合理论的立式储液罐非线性数值模型,并在地震荷载作用下对其进行罐底提离机理探讨以及罐壁＂象足＂和＂钻石＂变形仿真分析。结果表明,考虑罐壁与液体、罐底与基础接触的模型是有效的,由于液体晃动产生的倾覆力矩作用使罐壁受拉侧罐底边缘倾向于脱离地基,形成罐底提离,从而导致罐壁＂象足＂变形的屈曲破坏。     

风载荷作用下浮顶储罐的屈曲模态分析

对风载荷作用下立式储罐发生变形失效的问题进行了研究。应用Workbench软件对浮顶储罐进行建模,利用特征值进行屈曲分析并绘制储罐的屈曲变形图。通过软件读取不同阶数的模态图,分析储罐发生变形的部位和原因,并研究不同风速下储罐迎风面和背风面罐壁应力的变化情况。结果表明,壳体位移以径向位移为主;随着罐壁高度的增加,风载荷引起的应力由以轴向应力为主转变为以周向应力为主;周向角为0°时等效应力总体呈上升趋势,周向角为180°时罐壁所受等效应力呈先减小后增大的趋势。研究结果可为储罐的抗风设计提供参考。     

储油球罐底部脱水管断裂失效分析

储油球罐在服役过程中其底部脱水管突然沿焊道发生了断裂。采用宏观、金相及硬度检验等方法对断裂原因进行了分析,结果是由于焊接工艺不当,在焊缝热影响区形成了粗大而硬脆的马氏体条带,焊后亦未及时退火处理。在焊接应力及工作应力作用下,致使焊缝淬硬区产生应力集中断裂。过多的夹杂物和寒冷的服役环境促进了断裂的进程。     

考虑焊接残余应力的钢桥面板U肋焊接处局部应力分析

为研究正交异性钢桥面板的顶板与U肋焊缝连接处残余应力及与外荷载组合作用下的局部受力特征,针对宽体钢箱梁工程实例,基于热弹塑性有限元法对该焊缝的施焊过程进行了数值模拟,分析了焊接过程中温度场和应力场的变化；以初应力的方法实现了焊接残余应力与外荷载作用的组合。研究结果表明：面板下缘垂直于焊缝方向的残余拉应力峰值接近材料的屈服强度,远离焊缝的区域应力急剧减小,焊趾处的横向残余应力要明显大于焊根处；由面板上缘至下缘,纵向残余应力由压应力变为拉应力,横向残余应力呈现出“拉应力-压应力-拉应力”的交替变化趋势；以初应力的方式考虑残余应力,稳定应力场的相对误差可控制在5.0%以内；自重与二期恒载对焊缝区局部应力场的分布特征和焊根及焊趾处的应力极值的影响不大(1.7%以内)；外荷载中考虑局部对称轮载作用且未考虑焊接残余应力在外荷载作用下的消散情况时,焊根及焊趾处垂直于焊缝的横向应力极大值最大分别可增大10.7%、17.6%；焊接残余应力及与外荷载组合作用下,焊趾及焊根位置处沿面板厚度应力的分布符合“直线+抛物线”的规律。     

Effect of strain hardening and strain softening on welding distortion and residual stress of A7N01-T4 aluminum alloy by simulation analysis

The effect of strain hardening and strain softening behavior of flow stress changing with temperature on welding residual stress,plastic strain and welding distortion of A7N01-T4 aluminum alloy was studied by finite simulation method.The simulation results show that the weld seam undergoes strain hardening in the temperature range of 180-250 ℃,however,it exhibits strain softening at temperature above 250 ℃ during welding heating and cooling process.As a result,the strain hardening and strain softening effec...     

原油储罐底板安装技术研究

随着大型石油储备库的建设,储罐的安装要求越来越高。以1.0×10⁵ m³ 原油储罐为例,对大型油罐 的底板安装技术进行了初步探讨,从定位划线、中幅板铺设、底板铺设的技术要求、T角缝焊接、龟角缝的组对焊接及 影响因素等几个方面,详细叙述了高标准低消耗地安装大型原油储罐底板的方法。对罐底组装顺序进行了创新,可 做到无需重起走廊板,保证走廊板依次铺设的精度,实现走廊板一次定位、一次焊接成型。整个过程采用国内成熟 的施工工艺,确保高质高效地完成施工任务。     

风波流联合作用下的浅海域隔水导管屈曲仿真

在对隔水导管进行受力分析的基础上,拟合出风、波、流载荷随高度和深度变化的函数关系式。以某浅海油田工程为例,联合风、波、流的共同作用力,采用Workbench模拟导隔水管在最恶劣工况下屈曲响应和应力分布,得出隔水导管的临界失稳载荷与形变特点以及应力分布,指出结构薄弱环节;根据所得固有频率,算得各阶频率所对应的共振转速。