提高弹性能模型方法预测焊接变形实用性的研究

在基于弹性应变能相似方法的基础上,针对薄壁结构中主要焊接变形的模型预测,利用形状因子对几何条件加以放宽,从而大大便于模型的设计和研制,并降低成本。     

焊接变形的利用

由于焊接时对工件的加热温度高,加热面积小,加热和冷却的速度较快等,由此造成焊接对工件加热的不均匀性,使工件形成很大的温度梯度,在热胀冷缩和组织转变应力等的综合作用下,必然造成结构件的变形。焊接工     

焊接变形的控制措施研究

通过对焊接工艺的概述提出了焊接变形控制措施研究的意义和目的,在此基础上从材料、结构和工艺3个方面对焊接变形的影响因素作了阐述和分析,然后从焊接变形的因素出发对焊接变形提出了相应的控制措施,并阐述了方法的适用范围和局限点。     

薄壁箱形梁的焊接变形预测

通过试验和理论的结合，对薄壁箱形梁的焊接变形进行了预测。主要采用热弹塑性有限元法分析焊接时梁的变形情况，结果与实际吻合得非常好，为后面预测大型薄壁结构的焊接变形奠定了基础。     

焊接变形预测与控制的研究进展

综述了焊接变形预测和控制的研究现状，介绍了对焊接变形进行预测的几种常用理论和方法，包括热弹塑性理论、考虑相变和耦合效应的有限元分析、粘弹塑性有限元分析、残余塑变法、相似理论、人工神经网络的应用等。同时介绍了控制焊接变形的几种方法，如反变形法、控制工艺参数、控制温度场以及系统综合分析等。最后讨论了焊接变形研究中需要解决的几个问题。     

焊接变形的高精度测量方法及预测方法研究

基于有限元分析的固有变形逆解析方法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法计算固有变形时,必须已知焊接前后焊接接头上少数点的三维坐标值。为了提高固有变形逆解析结果的精度,提出利用接触式三维坐标测量仪准确地获得焊件中面上三维坐标的新算法。该算法是通过在被焊件上加工小孔,在每一个小孔附近测量八个点的三维坐标,利用测量得到的坐标值确定小孔的中心位置。以2 mm和3 mm薄板表面堆焊焊接接头为例,以计算得到的小孔中心三维坐标为已知参数,基于逆解析方法求得了各成分固有变形,并采用固有应变法预测了2 mm和3 mm薄板焊接变形。通过比较分析发现,尽管焊件板厚只相差1 mm,但焊接变形的特征和变形量却有显著的差别,采用该测量方法及算法能获得焊接接头中面上较精确的三维坐标,基于逆解析方法获得的固有变形各成分有效准确。     

薄壁箱形梁的焊接变形预测

通过试验和理论的结合,对薄壁箱形梁的焊接变形进行了预测。主要采用热弹塑性有限元法分析焊接时梁的变形情况,结果与实际吻合得非常好,为后面预测大型薄壁结构的焊接变形奠定了基础。     

多层焊接变形的计算机预测和控制

焊接变形问题是直接影响焊接产品制造质量的关键之一,长期以来焊接变形的防止和控制基本上还是依靠经验。随着现代工业和计算机技术的发展,采用计算机辅助焊接变形的预测和控制,选择最佳的焊接方法和工艺参数,已逐渐成为目前国内外发展的重要方向。本文对大面积中厚板多层焊时的角变形和横向收缩进行了计算机分析,为该类焊接结构变形的计算机预测和控制提供了方法和实例。     

焊接变形预测的研究进展

焊接变形预测技术对焊接结构的制造和使用有重要意义,数值模拟是近年来研究焊接变形的主要手段和方法,文中综述了预测焊接变形的各种方法及其发展现状,重点介绍了热弹塑性有限元法和固有应变法预测焊接变形的原理、存在的困难和国内外研究者提出的相应解决措施,以及下一步研究有待解决的问题。     

BASIC THEORY AND METHOD OF WELDING ARC SPECTRAL INFORMATION

Arc spectral information is a rising information source which can solve many problems thatcan not be done with arc electric information and other arc information. It is of important signficanceto develop automatic control technique of welding process. The basic theory and methods on it play animportant role in expounding and applying arc spectral information. Using concemed equation inplasma physics and spectrum theory a system of equations including 12 equations which serve as basictheory of arc spectral information is set up. Through analyzing of the 12 equations, a basic view thatarc spectral information is the reflection of arc state and state variation, and is the most abundant in-formation resource reflecting welding arc process is drawn. Furthermore, based on the basic theory thebasic methods of test and control of arc spectral information and points out some applications of it arediscussesed.     

焊接气溶胶10nm尺度粒子的G-P转变

利用DMPS方法和ATEM电镜方法,首次实现对焊接气溶胶粒子谱分布及其分级粒子形貌、成分及相结构的综合分析,得到焊态下E4303和E5015常用焊条10nm尺度粒子群的分布函数为D_(E4303)～LN(0.042μm,1.37)和D_(E5015)～LN(0.054μm,1.42),具有遵循对数正态分布及金属蒸发所形成粒子的特征;探讨了焊接气溶胶10nm粒子群的形核机制,证实它们是Fe_3O_4多晶体,系以蒸气→粒子的G-P转变方式均质形核,其控制环节是Fe(g)→Fe(l)的物理凝聚过程。提出焊接电弧的气溶胶粒子形核区模型,对分析G-P转变过程及形核机制有重要意义。     

动态大位移大转角大变形弹塑性相似结构的相似比

将试验研究中使用十分普遍的相似原理引入强非线性相似结构动态响应分析,导出了复杂结构动态响应分析的相似比,为复杂结构的参数化设计及开展复杂结构动态响应主动控制研究,奠定了新的基础     

串热源模型及其在焊接数值模拟中的应用

通过分析焊接热源的特征要素 ,在高斯热源的基础上 ,根据输入热功率相当提出段热源模型 ,并与点热源结合 ,进一步提出更加灵活实用的串热源模型。经验证明 ,可在保持精度的同时大幅度地缩短计算时间 ,从而使实际构件工艺的模拟、优化成为可行。还利用该模型进行桥式起重机腹板切割工艺的模拟 ,得到与测量曲线很吻合的结果     

模拟－测量结合反演焊接条件下材料热导率

联合数值模拟与温度场测量手段,反演了LY2铝合金焊接过程的热导率数据。将热导率数据分段线性化后,采用稳态下的低温数据及外推的高温数据作为初值,将其代入有限元模型中,模拟出焊接过程的温度场。使用热电偶测量了实际情况下的温度场,并计算温度模拟与测量之间的误差。应用遗传算法,计算出了不断改变热导率初值时温度模拟与试验间误差的最小值,此时对应的热导率数值即为所求。计算结果表明,热导率随温度变化速度的不同,出现不同的滞后现象。在此基础上,给出了焊接条件下热传导材料系数随温度及温度变化速度之间关系的模型。     

焊接变形实时测量系统的建立与应用

通过屏蔽掉焊接条件下的强烈干扰 ,利用高性能的电子元器件 ,建立了一套焊接变形实时测量系统。利用该系统同时测量出焊缝高温区一点的横、纵向位移 ,得到该点在焊接过程中的运动轨迹。该系统还在实际焊接构件的变形控制中得到应用     

碳极氩气拘束电弧碳化钨颗粒复合材料堆焊工艺研究

从降低硬质合金的烧损和沉淀出发研制了碳极氩气拘束电弧焊炬用以WC颗粒堆焊,结果表明所设计的焊炬堆焊WC颗粒可明显降低硬质合金颗粒的烧损和沉淀。     

焊缝结构微区材料力学性能研究

介绍三种对微区材料力学性能进行测试的方法,微拉伸试验、微剪切试验和维氏硬度试验,并分析其各自的优缺点。采用这三种方法对0Cr18Ni10Ti焊接接头不同区域材料进行力学性能测试,并对试验结果进行比较分析。研究指出,采用微小拉伸试样的微拉伸试验方法测定微区材料的力学性能更为准确可靠。     

焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响

为了得到T形接头焊接顺序的优化方案,在确定合理的焊接热源形式以及建立有限元模型的基础上,利用单元死活技术从多道焊、分段焊与多层焊的角度对焊接顺序对T形接头焊接残余应力场的影响进行数值分析.对于多道焊来说,焊接残余拉应力出现在焊缝及其附近区域,且峰值出现在焊缝区域;相邻焊道之间采用首尾相接的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.对于分段焊来说,采用先焊两端后焊中间的方法不仅可以增加整个焊缝的焊接残余低应力区域;而且可以有效地降低先焊区域的焊接残余应力,降低效果与后焊焊段的焊接方向以及先焊焊段上的点到后焊焊段端部的距离有关.在多层焊的过程中,采用对称施焊的方法得到的焊接残余拉应力峰值是最小的.