薄板搭接接头固有变形逆解析方法

文中采用变形测试和数值模拟技术相结合的研究手段对低碳钢薄板搭接接头固有变形的求解方法进行了研究,提出了该接头的固有变形分布简化模型,并利用固有变形逆解析方法推定了3 mm低碳钢薄板的固有变形.使用该方法得到的固有变形值来预测焊接变形能较好的再现试验结果.结果表明,采用文中提出的固有变形分布简化模型能获得高精度的固有变形值,搭接接头固有变形的逆解析算法是正确有效的.     

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.     

不同焊接方法对09CuPCrNi薄板搭接接头组织和性能的影响

采用电阻点焊、胶接点焊和塞焊三种焊接方法,对3mm+3mm 09CuPCrNi钢搭接接头的组织和力学性能进行对比研究。结果表明:三种焊接方法下焊接接头的剪切拉伸性能均满足标准,其中塞焊时接头剪切拉伸性能较好;电阻点焊和胶接点焊接头各区域硬度相近且高于塞焊下接头各区域硬度;塞焊接头的组织与电阻点焊和胶接点焊接头组织有所不同;点焊及胶接点焊焊接接头的熔透率均满足相关标准。     

不同搭接间隙的电子束焊搭接接头的疲劳性能

对不同搭接间隙的电子束焊搭接接头的疲劳性能进行分析,确定搭接间隙对试样疲劳S-N曲线的影响.结果表明:不同搭接间隙电子束焊搭接接头的疲劳裂纹均启始于间隙尖端,沿焊缝表面板热影响区扩展,最终导致搭接焊接头疲劳破坏,即疲劳断裂主要是搭接间隙尖端的应力集中所引起的;搭接焊间隙对电子束搭接焊接头疲劳性能有较大影响,间隙增大应力集中增加,因而其疲劳性能降低.     

焊接速度与T型焊接接头固有应变的相关性

采用热弹塑性有限元方法对T型焊接接头固有应变与焊接速度之间的相关性进行研究。基于有限元软件Sysweld计算得到焊接速度为5~11 mm/s等7个方案下的横向、纵向和等效固有应变值,并绘出焊接速度与横向、纵向和等效固有应变的曲线图,再通过数值分析方法计算其线性相关系数r以验证其线性相关性。结果表明,焊接速度与T型接头横向、纵向及等效固有应变存在良好的线性相关性,且横向固有应变受焊接速度的影响最大,纵向固有应变受焊接速度的影响较小。采用最小二乘法拟合出最佳趋近直线。     

薄板AA2024铝合金无针搅拌摩擦焊搭接工艺与接头性能

文中研究了2024薄板铝合金无针搅拌摩擦搭接接头形貌及力学性能,分析了工艺参数对接头成形与力学性能的影响.结果表明,工艺参数对接头成形及力学性能影响显著.接头中Hook缺陷对接头性能影响较大.当旋转速度一定时,焊接速度的增大使得焊核深度减小,Hook缺陷尖端趋于圆滑过渡,接头的拉剪强度随之增大.当焊接速度一定时,随着旋转速度的增大,焊核深度先增大后减小,Hook缺陷尖端上翘的严重程度先加重后减弱,拉剪强度先降低后增加.搭接接头上下两板的横向显微硬度曲线都近似"W"形分布,最低值出现在上板的热影响区.     

铝合金薄板固有变形逆解析方法的研究与开发

为了获得可靠的铝合金焊接接头上固有变形,开发一种将实验与基于固有应变的有限元法(FEM)融为一体的新方法来获得接头的固有变形。为了澄清铝合金薄板焊接固有变形的分布特征,先采用热-弹-塑性有限元计算铝合金TIG重熔接头的焊接变形,并建立固有变形在接头上的简化分布模型。其次,以该模型为基础,提出一种通过测量焊接接头上少数位置上焊前和焊后三维坐标来逆向求解固有变形的计算方法。最后,将利用该算法获得的铝合金薄板接头固有变形代入到基于固有应变理论的弹性有限元分析中,计算得到的焊接变形能较好地再现热-弹-塑性有限元方法计算得到的结果和实验结果。结果表明:采用提出的逆解析方法来获得铝合金接头的固有变形是有效可行的。     

铝合金搭接接头搅拌摩擦焊工艺研究

对LF2铝合金薄板，在摩擦搅拌焊焊机上进行了大量的搭接焊试验，通过对搭接接头成型时的特点及规律进行分析，总结了搭接焊过程中摩擦头转速、焊速等工艺参数对搭接焊缝质量的影响，确定了最佳焊接规范。结果表明，焊核区由平均尺寸6μm的晶粒组成，并且已无上下板的界面痕迹；因其晶粒度远小于母材，故拉伸断口均出现在接头的热影响区内；当摩擦头转速1100r／min，焊速在80～255mm／mm大范围内焊接时，接头质量均较高，焊速100mm／min时，接头剪切强度最大，可达到母材剪切强度的75％以上。     

基于搭接接头的三维视觉信息的提取及处理研究

介绍了搭接接头三维视觉信息的传感原理。半导体激光器发出的激光经过柱透镜形成了一出射光片。它与母材成一定角度投射到接头上．光片与搭接接头会成一单光纹．而母材垂直上方的CCD摄像机拍摄折线光纹，同步送计算机处理。在对图像进行各种处理。如中值滤波、二值化、低高通滤波、细化等的基础上，给出搭接接头的边缘坐标确定方法以及纠偏量和深度值的计算方法。     

铝胶焊双搭接接头上应力分布的数值分析

用弹塑性有限元法研究了胶粘剂弹性模量和焊点相对位置对铝胶焊双搭接接头胶层中应力分布的影响.结果表明,胶粘剂弹性模量对铝胶焊双搭接接头胶层中部和界面附近的应力分布的影响较为显著,采用低弹性模量胶粘剂使得焊点的承载作用突出;采用高弹性模量胶粘剂时,胶层所承担载荷增加.焊点中心位置对铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力分布有一定影响,随焊点中心向搭接区左侧移动,铝胶焊双搭接接头胶层中部的应力峰值逐渐增大,等效应力由焊点中心与搭接区中心重合时的55.2MPa增大到焊点中心距搭接区中心7mm时的77.4MPa,增幅达40.2%.因此采用低弹性模量胶粘剂和使焊点中心与搭接区中心重合可以有效提高接头的承载能力.

Abstract：

The influence of the elastic modulns of adhesives and nuggets position on the stress distribution in adhesive-welded double lap joints of aluminum was investigated by elastic-plastic finite element method (FEM). The results obtained show that the influence of the elastic modulus of adhesive on the stress distribution in adhesive-welded double lap joints of aluminum is significant. The load subjected by the nuggets is greater when the elastic modulus of adhesive is lower and the load subjected by the adhesive layer increases when the elastic modulus of adhesive is higher. The effect of nuggets location is also significant when the center of the nugget is moved to the left end of the overlap zone. The peak stress along the mid-bonding line of the aluminum double lap joint increases when the center of the nuggets are moved to near the left end of the overlap zone. The peak value of the von mises equivalent stress increases from 55.2 MPa to 77.4 MPa when the nugget center is shifted from the point at 12.5 mm to 5.5 mm. Therefore, the load bearing ability of the adhesive-welded double lap joints of aluminum can be improved by lower elastic modulus adhesive and the center ovedapping of the nugget and the lap zone.     

T形接头双光束激光焊变形计算方法

以厚度为2.5 mm的铝锂合金5A90薄壁T形接头双光束激光焊变形为研究对象,针对焊缝金属熔化及凝固引起的材料力学行为变化,考虑筋板与底板之间连接的实现过程,开发了双光束激光焊单元生死温度判别法,焊接过程中以单元瞬态温度为判据,对单元动态杀死和激活;对比了采用与不采用单元生死温度判别法的焊接变形计算结果,该两种计算方法在材料参数、几何模型、边界条件及初始条件等方面都完全相同.结果表明,是否采用单元生死温度判别法对T形接头双光束激光焊变形的计算结果有显著影响,并对这种影响进行了分析.     

基于X射线图像处理的单搭接焊缝缺陷识别

钢板单搭接焊缝区厚度的变化,使其对应的X射线图像灰度连续变化。这给基于图像阈值分割处理的缺陷识别带来困难。为了解决这一问题,文中给出一种基于X射线图像背景去除的缺陷识别方法。首先对待处理的X射线数字化图像进行噪声抑制,并利用模拟图像背景获得前景图像;然后对前景图像进行基于迭代阈值法的图像分割,提取缺陷目标;最后采用数学形态学处理,实现缺陷自动识别。结果表明所提方法能有效识别钢板单搭接焊缝中的气孔缺陷。     

不等厚板搭接焊缝缺陷数字X射线检测

在不等厚钢板搭接焊缝X射线检测图像中,由于工件及焊缝厚度变化带来的图像背景灰度差异、焊缝区灰度连续变化等,给基于图像处理的缺陷自动识别带来困难.同时,被检测焊缝装卡的空间位置具有不确定性,垂直布置的焊缝和重力方向存在一定角度,不便于缺陷自动识别及定位.文中给出一种基于不变矩的X射线图像校正方法,解决焊缝图像倾斜问题;在此基础上,给出一种图像噪声抑制、背景去除、图像分割及数学形态学相结合的缺陷识别方法.结果表明,所提方法能有效识别不等厚搭接焊缝中的气孔类缺陷,适用于自动检测.     

基于固有应变法的转向架构架焊接变形数值模拟

使用SYSWELD中的固有应变法对转向架构架进行有限元分析。采用三种不同焊接方向的方案对构架变形进行数值模拟,模拟得到每种方案下构架各方向上的焊接变形。结果表明,使用固有应变法能够对大型构件进行焊接模拟;不同方向下的焊接变形趋势一致,但在不同位置上构架的变形不相同;可以设计适当的焊接方向,使产生的变形和弯曲减小。     

Reducing bubbles in friction lap welded joint of magnesium alloy and polyamide

The direct joining between AZ31B Mg alloy and MC Nylon 6 using friction lap welding (FLW) was performed over a wide range of welding parameters to clarify the effect of welding parameters on bubble formation for the purpose of obtaining high strength hybrid joints without bubbles. The volume of bubbles in the FLW joints was influenced by the amount of gases generated due to the pyrolysis of Nylon 6 and the amount of gases squeezed out of the joints during welding. An appropriate increase in welding speed, tool rotation rate and plunge depth can reduce the volume of bubbles. Strong FLW joint with area fraction of bubbles <8% was obtained after welding process optimisation.     

基于固有应变法的地铁侧墙FSW焊接变形仿真

针对地铁列车铝合金地铁侧墙焊后变形问题,基于顺序热力耦合法和固有应变法,建立了完整的6005A-T6铝合金地铁侧墙搅拌摩擦焊有限元模型,并对其焊接变形进行仿真预测。首先,运用组合热源和顺序热力耦合方法,对侧墙局部结构进行三维热弹塑性有限元分析,提取结果并计算固有应变;然后采用固有应变法对全尺寸地铁铝合金侧墙模型进行弹塑性计算,获得地铁侧墙结构的焊接变形结果,并与实际测量值进行对比分析。结果表明,模拟计算得到的焊接变形趋势与实验结果相同,且模拟变形量与实验测量值之间的误差在20%以内,为地铁侧墙的实际生产提供了理论依据。