挖掘机下车架主件顶环面的平面度

挖掘机下车架主件(Carbody)是由多条空间分布的焊缝连接而成的焊接结构，为保证装配，要求焊后顶环面的平面度小于0．5mm。作者用残余塑变法对下车架主件进行了焊接变形的有限元预测，由于大部分焊缝位于结构重心的上方，焊接后，模型整体出现下沉现象。因此从减小焊接变形的角度考虑，交叉焊接底板焊缝和顶板焊缝是合理的。为考虑焊接顺序提出用残余塑变法对影响顶环面平面度的关键环焊缝进行单独计算，结果表明，环焊缝采取交叉分段焊接有利于减小顶环面的平面度。根据预测结果，挖掘机下车架主件顶环面的平面度为0．68mm，很难达到要求的0．5mm。建议可以通过改变环焊缝的焊接顺序或者适当减小焊角尺寸(即减小焊缝收缩量)来降低顶环面的平面度。     

焊接变形预测技术研究进展

焊接变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响着焊接结构的制造过程，而且影响着焊接结构的使用性能。一般认为，焊接过程中材料的不均匀受热、板厚方向的热梯度、材料的局部非协调塑性应变以及焊接残余应力的作用是产生各种焊接变形的根本原因。焊接变形预测方法大都基于有限元分析。文中详述了国内外有关焊接变形预测技术的最新研究进展，具体介绍了热弹塑性有限单元法、固有应变法以及基于传统有限元的优化设计法与人工神经网络模型等先进的焊接变形预测方法。     

固有应变下预测船体分段焊接变形控制方法

为了有效控制船体分段焊接过程中的变形,提出固有应变下预测船体分段焊接变形控制方法。通过非线性瞬态传热过程描述船体的分段焊接过程,在此基础上采用Ansys软件建立船体构件的有限元模型,同时确定热源模型和边界条件;计算船体的残余应变,以此预测船体分段焊接变形;根据焊接变形量确定反向变形量,将其施加到船体分段焊接变形处,实现变形控制。试验结果表明,所提方法具有较高的变形预测精度和变形控制效果。     

货车端墙焊接变形的预测

货车端墙属于薄板结构,在焊接生产过程容易发生失稳,产生波浪变形。这类变形往往是不规则的,这不仅影响货车的外观和使用性能,而且使得设计预留的装配尺寸不容易控制。因此,预测并控制整个结构的焊接变形量是有必要的。运用固有应变等效载荷法在大型有限元软件ANSYS上对某货车端墙现有结构和设计结构的焊接变形进行预测,在现有的焊接工艺下计算结果和实际生产过程中测量所得的变形量比较吻合。通过比较分析两种结构在同一线能量下的焊接变形计算结果,从而得出端墙的改进效果,为设计过程提供参考依据。     

基于固有应变的大型焊接结构变形的预测

首先用热弹塑性有限元法研究了铝合金对接焊的固有应变的变化规律，得到了固有应变，即纵向收缩力Tendon Force，横向收缩和角变形与热输入参数Q／h^2之间关系曲线。在掌握了同有应变的变化规律的基础上，通过简化焊接结构，用弹性板单元有限元法，对大型铝合金机车车顶盖的部分结构的焊接变形进行了预测。研究表明，用基于固有应变的弹性板单元有限元法对大型焊接结构的焊后变形预测足可以实现的。     

计算机数值模拟控制超厚板焊接变形的工艺研究

采用固有应变数值模拟方法对风力发电法兰件超厚板对接焊接变形进行研究.结果表明:针对不同坡口形式,采用数值模拟技术可预测焊接变形,使得焊接变形量在可控范围内,大大节约因对工件频繁翻身所花费的人力、物力和时间,具有很大的经济效益.     

大型真空室焊接部件焊接变形预测与控制方法

真空室焊接部件在焊接过程中会产生较大的焊接变形,采用合理的焊接顺序及施加外部性约束可以在焊接过程中控制焊接变形. 根据固有应变理论给出了不同焊接接头固有应变的计算方法及应变在软件中的施加方法. 对真空室PS1段的四种焊接方案在无外部约束时的变形情况进行研究,根据无外部约束时PS1段的变形情况,确定了最优焊接顺序方案,制定了外部约束施加方法,并对有外部约束时PS1段的焊接变形进行计算. 结果表明,不同的焊接顺序其变形量不同,施加外部约束能够使焊接变形量明显减少,为实际加工生产提供了理论参考依据.     

考虑焊接顺序的电力机车枕梁焊接变形预测

根据枕梁实际建造工艺,利用基于固有应变理论为基础的焊接变形分析系统软件Weld-Sta对电力机车枕梁的焊接变形进行计算. 首先采用分步装焊模拟法,单独建立每一步的有限元模型,并设置相对应的焊缝,然后对每一步的焊接变形进行单独计算,再将各步结果进行叠加得到最终变形结果. 然后采用整体同时焊接模拟法,一次性计算整个模型的所有焊缝同时焊接后的变形,最后将两种方法的最终变形结果与实测数据进行比较. 结果表明,考虑分步焊接的方法更接近实测数据,从而验证了该方法的可靠性,为枕梁建造工艺的设计提供了理论指导.     

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.     

大型重载复杂轮廓真空室领圈焊接变形控制

窗口领圈是聚变堆真空室的关键部件,在与真空室窗口颈管焊接成一体后不能整体加工矫形,所以对窗口领圈制造精度和质量要求很高. 为获得较高的制造精度,采用相对于其它熔焊变形量较小、精度较高的电子束焊接对CFETR窗口领圈进行拼焊,根据固有应变理论计算出焊接的固有应变量导入软件,模拟窗口领圈在不使用夹具约束时四种拼焊方案的焊接变形情况,确定最优的焊接顺序和夹具约束方案,再对使用夹具约束时窗口领圈的焊接变形进行计算模拟. 结果表明,窗口领圈采用不同的焊接顺序,变形量也各不相同,夹具约束能有效减小焊接变形. 其结果为窗口领圈的实际拼焊过程提供了参考.     

环肋圆柱壳结构焊接残余应力和变形的数值模拟

运用有限元软件ANSYS的APDL语言,对耐压圆柱壳结构的焊接残余应力和变形编制计算程序,运用生死单元技术,对结构进行焊接热应力分析,得到环肋圆柱壳结构的焊接残余应力分布和焊接残余变形.计算结果表明,轴向焊接残余应力在结构肋骨附近呈双峰形态,以及残余变形在焊缝处(肋骨所在位置)最为剧烈,焊接轴向残余应力总体上来说比较小...     

单元类型对焊接数值计算精度的影响

焊接数值模拟分析过程中,在保证网格质量的前提下,单元类型及网格类型的选择对计算结果的精确性产生明显影响。以大型有限元分析软件Marc为计算工具,采用四面体网格和六面体网格对平板对接接头进行离散,同时分别采用一阶单元和二阶单元进行分析。结果表明:四种单元类型下的焊接仿真变形趋势与实际焊接变形趋势一致,但是计算结果有较大差异。当焊接方法为MAG焊,网格尺寸为2 mm时,采用六面体8节点单元能较好地模拟焊接结构的变形情况。但是当焊缝位置网格尺寸发生变化时,如何选取单元类型需要进一步的分析。     

数值计算模拟工艺参数对电子束焊接残余应力的影响

电子束焊接残余应力的实测需要花费大量成本,因此采用数值模拟其焊接残余应力的大小和分布具有重要意义.利用三维有限元分析程序,建立了TC4钛合金板电子束焊接温度场和残余应力场的有限元分析模型,着重分析了高压和中压两种工艺参数对其接头焊接残余应力的影响.旨在探讨不同工艺参数对电子束焊接过程的影响规律,从而优化工艺,降低成本.计算结果表明,采用中压参数焊接的电子束焊接接头残余应力的峰值比采用高压参数的接头残余应力峰值高;而且其残余应力分布更集中于焊接接头中段.     

用于遥控焊接的管道全位置焊接装置

为了解决核环境下的管道维修问题,适应遥控焊接机器人的实际应用需求,研制出一套针对核环境下小口径管道的全位置自动焊接装置.重点介绍了该装置的系统构成及各组成部分的设计分析、工作原理和自动控制系统.结合遥控焊接机器人的视觉和力觉等传感技术,对该装置进行了功能验证试验.试验证明该装置用于遥控焊接机器人时可以实现装夹和拆卸,满足自动装卸、速度可调、位置可控,且其圆周运动误差满足管道全位置焊接的要求.结果表明,该装置能够实现管道全位置焊接,焊缝外观成形良好.     

弧焊机器人起始焊接位置图像识别与定位

起始焊接位置的识别和定位是实现机器人智能化焊接的第一步,在分析焊缝接头类型的基础上给出了起始焊位的定义.采用CCD摄像机在自然光条件下获得待焊工件图像,由起始焊位的定义分析了起始焊位识别的方法.提出一种局部范围内由粗到细的两步精确定位方法.首先求取焊缝和工件边界交点作为初始值.第二步以该点为中心建立一个小窗口,在此局部范围内检测角点.根据设定的判断标准,可充分利用原图像的丰富信息和边缘提取后的结构化信息.结果表明,对规则焊缝,初始值与实际初始焊位能很好吻合,而对不规则的焊缝,初始值偏离实际位置.文中提出的两步定位方法则能准确的识别和定位具有明显边界的规则和不规则焊缝的初始焊接位.     

管道全位置自动焊机的专用电源及焊接工艺

为实现管道全位置自动根焊,突破了传统的气体保护焊"恒压、等速送丝"系统的电压和送丝速度(即电流)的搭配关系,采用短路能量与燃弧能量自适应调节技术,研制成功专用的电弧能量调节器,通过IGBT的高速开关作用调节短路过渡MAG焊接过程中短路能量和燃弧能量的分配,保证电弧在更低电压、更大电流条件下稳定燃烧,以适应管道全位置根焊在小熔池基础上的高能量输入,实现了长输管线的全位置立向下自动根焊工艺.结果表明,其焊接效率较传统的手工纤维束焊条或TIG焊接工艺打底有明显的提高.     

焊接残余应力求解的边界元数学模型

焊接残余应力和变形之间存在着确定关系,二者可通过焊接过程中产生的非协调应变联系起来,文中以焊接初应变为基础,利用边界元的直接法,推导出了通过焊接变形求解二维焊接残余应力的数学模型.给定焊缝中初应变的初值,根据焊接构件边界上已知的位移信息,可由边界积分方程求出边界上所有未知的位移分量和表面力分量.在边界位移已知的条件下,应用该模型可对焊接构件内部残余应力进行求解.构件边界上的应力可由弹性体的边界应力和边界面力的关系,通过物理方程和几何方程求出.通过计算实例,验证了模型的可行性.     

轿车车门铰链的焊接变形 II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况,建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果,在自由状态下对模型进行了热应力分析,获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际,分析了焊后车门铰链的变形趋势,取得了与试验结果相一致的结论。     

轿车车门铰链的焊接变形II.凸焊焊后残余应力及变形分析

针对轿车车门凸焊后会产生焊接变形的具体情况，建立了一个铰链和加强板的二维有限元凸焊模型。利用凸焊工艺过程分析得到的凸焊焊接温度场分布结果，在自由状态下对模型进行了热应力分析，获得了凸焊焊接热变形和焊后残余应力的分布情况。并结合轿车车门焊接的实际，分析了焊后车门铰链的变形趋势，取得了与试验结果相一致的结论。