基于APDL的多丝埋弧焊温度场模拟的算法研究

焊接温度场的分析是焊接研究的基础,多丝埋弧焊焊接温度场模拟的难点在于热流密度的计算和加载。在考虑了焊丝偏转的情况下,采用双椭球热源模型,并应用叠加原理,使用APDL（ANSYS Parameter Design Language）完成移动热源热流密度加载计算。在计算程序中采用标量参数而不用数组,保证其在一次循环中完成计算工作,从而避免了大量数值存储、调用、循环造成的计算量过大。通过三丝埋弧焊直缝管焊接温度场计算和焊缝形状对照结果表明：该方法的计算精度能够达到预计的精度,可以用于多丝埋弧焊焊接温度场的计算。     

铝合金搅拌摩擦焊温度场检测

通过对铝合金搅拌摩擦焊过程中各特征点温度的系统检测,得出了铝合金搅拌摩擦焊过程中温度场变化的基本规律.焊接过程中材料旋入侧温度高于材料旋出侧温度,上层温度高于下层温度,焊缝中心的温度最高,焊接结束时被焊材料末端的温度较焊接稳定区有所升高.     

加速步长法反演多丝埋弧焊双椭球热源模型参数

结合有限元数值模拟和温度测量,运用加速步长法,反演了X70钢在多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi,Cri(i=1,2,3).结果表明,当双椭球热源模型前、后半球长半轴Cfi=6,6,8 mm,Cri=15,20,30 mm(i=1,2,3)时,在焊缝附近(表面距焊缝中心10 mm和背面距焊缝中心14 mm处)计算模拟得到的温度场曲线与实际测量得到的温度场曲线相似,两者的整体误差为0.615 8,误差较小,从而证明了加速步长法反演多丝埋弧焊中双椭球热源模型前、后半球长半轴参数的合理性和准确性.     

高强铝合金的MIG焊焊接工艺

采用自行研制的焊丝对2519-T87高强铝合金进行了熔化极气体保护焊(MIG)焊接,研究了焊丝成分和焊接热输入对接头组织和力学性能的影响.结果表明:采用自行研制的3种焊丝焊接接头的抗拉强度均超过了美国的ER2319焊丝,其中采用8#丝的接头焊缝组织最为细小,可获得最高的接头抗拉强度,且随着焊接热输入的减小,焊缝中二次枝晶之间的间距随之减小,Cu元素的偏析程度随之减弱,接头的力学性能得到提高.     

铝合金双丝焊接法的开发

铝合金双丝焊接法的开发随着铝合金在汽车、高速艇等方面应用日益扩大，如何对铝合金进行高效率、高质量的焊接，就成为突出的课题。要提高焊接生产率通常情况下考虑加大焊接电流。然而必须看到，加大焊接电流，由于易产生铝合金特有的皱折现象而难以实现；况且热输入大变...     

高速列车铝合金车身双热源搅拌摩擦焊仿真

高速列车采用超长铝合金型材作为车身新材料。搅拌摩擦焊以固相连接原理成为高铁车身制造新工艺。针对单热源模型不足,考虑搅拌轴肩转动摩擦生热和搅拌头塑变剪切生热,建立搅拌摩擦焊双热源有限元模型。基于传统熔焊方式,实现满足搅拌焊特征的双面挤压型材接头变形设计。通过ANSYS二次开发,完成该工艺移动瞬态热交换数值仿真,获得焊接全程三维温度场分布,仿真结果与试验数据吻合良好。结果表明,该仿真模型可行．仿真结果合理,为高铁车身国产化制造工艺吸收和工艺优化提供参考。     

双丝焊温度场仿真的热源模型研究

分别以高斯热源模型及双椭球形热源模型为基础，推导出两种模型用于双丝焊的计算公式，建立了合适的有限元模型。在充分考虑各种边界条件下，对两种模型所建立的温度场进行了计算，得到25钢的双丝焊接瞬态温度场的分布规律。两种模型的仿真结果与工艺试验结果比较表明，双椭球形热源模型比高斯热源模型更适合双丝焊的三维有限元分析。     

双丝焊温度场仿真的热源模型研究

分别以高斯热源模型及双椭球形热源模型为基础,推导出两种模型用于双丝焊的计算公式,建立了合适的有限元模型。在充分考虑各种边界条件下,对两种模型所建立的温度场进行了计算,得到25钢的双丝焊接瞬态温度场的分布规律。两种模型的仿真结果与工艺试验结果比较表明,双椭球形热源模型比高斯热源模型更适合双丝焊的三维有限元分析。     

高强铝合金厚板搅拌摩擦焊可焊性分

针对7A52和2219高强铝合金进行搅拌摩擦焊可焊性试验研究，初步探讨了工艺参数之间的内在联系及其对焊缝组织和接头性能影响。     

铝合金激光-MIG 复合填丝焊稳定性分析

采用试验和数值模拟结合的方法对X80管线钢多道激光-MIG复合焊焊接过程的温度场和焊接残余应力场进行了研究,分析了激光功率对复合焊接头的显微组织、温度分布和残余应力分布的影响规律. 结果表明,激光功率增加,熔池最高温度明显上升,焊后冷却速度下降;粗晶热影响区组织中粒状贝氏体、针状铁素体增加,条状贝氏体减少. X80管线钢激光-MIG复合焊接头残余应力水平较高,纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的拉应力峰值均出现在焊缝区. 激光功率在2.0 ~ 3.5 kW范围时,等效残余应力、纵向残余应力、横向残余应力和厚度方向残余应力的峰值随着激光功率增加均出现下降趋势. 但激光功率从3.5 kW上升至4.0 kW时,各应力的峰值有所上升.     

厚板铝合金YAG-MIG复合焊接温度场数值模拟

基于ANSYS软件,采用移动旋转高斯体热源函数加载,对12mm厚板铝合金YAG激光-MIG电弧复合焊接进行了温度场有限元数值模拟,模拟中综合考虑了对流、辐射和热传导对焊接热过程的影响,将模拟结果与相同工艺条件下实际的焊接试验结果进行了比较,验证了旋转高斯体热源模型在厚板铝合金复合焊接中的适应性.采用同样的数值模拟热源和试验模拟方法,同样得到了该铝合金5 mm板模拟结果与实际结果相当一致的结论.从而为不同焊接工艺条件下铝合金中、厚板激光-电弧复合焊接焊缝形状和尺寸预测提供了一种有效的途径.     

激光辅助TIG电弧焊接高强铝合金的研究

采用激光辅助TIG电弧的焊接方法对2014高强铝合金进行了焊接。通过分析焊接过程所采集的电流、电压信号和焊接接头的抗应力腐蚀试验数据,研究了低功率激光对TIG电弧功率和焊接接头性能的影响。结果表明,加入500 W激光后,EN时段电弧两极间的电压下降明显,而EP时段的电压未发生明显改变;TIG电弧的脉冲峰值功率和脉冲基值功率均有较大程度的下降。与TIG焊相比,激光辅助TIG焊的焊缝熔深变大,熔宽变小,焊缝表面更加平整,热影响区变窄,焊缝中心区晶粒有一定的细化,提高了抗应力腐蚀性能。     

铝合金LB-VPPA复合焊应力场数值模拟

以7010铝合金为研究对象,根据LB-VPPA复合焊的焊缝截面形状及变极性等离子弧焊电流特性,通过对热源程序二次开发,建立了符合LB-VPPA复合焊的平面高斯+双椭球+高斯圆柱体组合热源模型。在此基础上,采用焊接模拟专用软件SYSWELD对LB-VPPA复合焊应力场进行数值模拟。结果表明,在保证焊透的前提下,与VPPA焊应力场相比,LB-VPPA复合焊的残余应力要比VPPA焊的残余应力小,且熔宽较小。分别对LB-VPPA复合焊和VPPA焊进行工艺试验,结果显示LB-VPPA复合焊焊缝熔宽比VPPA焊焊缝熔宽小,与模拟结果基本一致。     

Thermal modeling of underwater friction stir welding of high strength aluminum alloy

The thermal modeling of underwater friction stir welding (FSW) was conducted with a three-dimensional heat transfer model. The vaporizing characteristics of water were analyzed to illuminate the boundary conditions of underwater FSW. Temperature dependent properties of the material were considered for the modeling. FSW experiments were carried out to validate the calculated results, and the calculated results showed good agreement with the experimental results. The results indicate that the maximum peak temperature of underwater joint is significantly lower than that of normal joint, although the surface heat flux of shoulder during the underwater FSW is higher than that during normal FSW. For underwater joint, the high-temperature distributing area is dramatically narrowed and the welding thermal cycles in different zones are effectively controlled in contrast to the normal joint.     

汽车机械部件用Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金搅拌摩擦焊接接头的微观组织和力学性能

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金具有较高的强度和优异的综合力学性能。对超高强铝合金板进行了不同工艺参数的搅拌摩擦焊接,结果表明:所有接头的NZ组织均为细小的等轴晶粒,且晶粒尺寸伴随焊接速度的升高而减小,伴随焊头旋转速度的增加而增加。接头显微硬度的最大差值为100 HV,这导致焊接接头具有严重的严重机械异质性。相比于母材,焊接接头的拉伸性能明显下降。     

Simulation on the deformation controlling of T-joint LBW with auxiliary heat source for high strength aluminum alloy

To avoid the angular deformation of aluminum alloy T-joint weldments, a new method named welding with auxiliary heat source is proposed. The welding simulation is performed with the commercial finite element software Abaqus and FORTRAN programme encoding a special conical heat source with Gaussian volumetric distribution of flux. The influence of the local model on the temperature, residual stress, and welding deformation distributions is investigated. The findings show that angular deformation achieved through numerical computation completely consists with the experimental result which has proved the effectiveness of the finite element methods developed. Various measurements performed on small-scale welded test specimens provide a data base of experimental results that serves as a bench mark for qualification of the simulation result. Finally, the residual stress and strain states in a T-joint are predicted.     

超高强铝合金的显微组织

全面地介绍和评述国内外关于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金显微组织的研究状况。Al-Zn-Mg-Cu合金的显微组织主要由基体析出相（MPt）、晶间析出相（GBP）、晶界无析出带（PFZ）和抑制再结晶化合物（过渡族元素化合物）组成，它们几乎影响着合金的所有宏观性能。因此，控制了显微组织中的基体析出相、晶间析出相、晶界无析出带和抑制再结晶化合物的大小、分布及均匀性就控制了性能，而实现控制的主要途径是热处理。     

Numerical simulation of temperature field in deep penetration laser welding of 5A06 aluminum cylinder

Deep penetration laser welding temperature field of 5A06 aluminum alloy canister structure was simulated using the surface-body combination heat source model by ANSYS, which was made up of Gauss surface heat source model and Gauss revolved body heat source model. Convection, radiation and conduction were all considered during the simulation process. The thermal cycle curves of the points both on the shell outer surface and in the seam thickness direction were calculated. Simulated results agreed well with the experiment results. It concluded that the surface-body combination heat source model was fit for the temperature field simulation of deep penetration laser welding of the aluminum alloy canister structure. This method was proved to be an efficient way to predict the shape and dimension of welded joint for deep penetration laser welding of the aluminum alloy canister structure.     

2519高强铝合金双丝GMAW焊接工艺

针对20 mm厚2519铝合金板,试验了大电流两道焊(DL)和小电流四道焊(XS)两种GMAW焊接工艺对焊缝成形和接头的力学性能的影响.结果表明,DL和XS焊接接头的抗拉强度都不足母材的60%,但DL接头的抗拉强度和伸长率比XS高而冲击韧度比XS低.综合DL和XS焊接工艺的优点,提出了新的大电流四道焊接工艺(DS).对接头的力学性能测试表明,DS焊接接头抗拉强度达到母材的61.2%,冲击韧度较DL焊接接头有所提升.DS焊缝区组织主要是α相和弥散分布的共晶组织;对接头进行硬度测试发现,焊缝区硬度最低,而由于θ相的重新固溶析出,热影响区硬度较焊缝区有明显提高.     

铝合金薄板搅拌摩擦焊温度场模型

根据能量检测系统得出的搅拌摩擦焊接实时功率,结合M.Song等人提出的热输入模型,在此提出了简化的热输入模型.在深入考虑焊接过程的具体条件后,利用ANSYS有限元分析程序建立随热源一起移动的坐标系,模拟出瞬态温度场以及焊缝及母材区任何位置上的热循环曲线.通过模拟结果与热电偶测得的特征点温度曲线的比较,验证了热模型和模拟方法的正确性.