铝合金激光—电弧复合焊温度场有限元数值模拟

采用复合热源焊接是一种比单一热源焊接更有潜力和发展前景的新型焊接方法,但复合热源的相互作用机理也更加复杂.为了更好地理解和研究复合热源的作用机理,采用ANSYS软件进行了8 mm厚铝板激光—电弧复合双道焊接的温度场数值模拟,比较得出了一种适合铝合金激光—电弧复合焊接的热源模型.实验结果表明,采用模型模拟得到的焊缝截面形状和实际复合焊接得到的焊缝截面形状符合度较好,该复合热源模型是铝合金复合焊接的一种理想热源模型.     

钢结构对接焊缝数值模拟及参数分析

基于ANSYS有限元软件采用了双椭球热源模型、CO₂气体保护焊的焊接工艺,通过生死单元法模拟热源移动,建立了桥梁钢结构的焊接有限元模型,进行了对接焊缝的数值模拟分析,并与实验结果进行对比验证了模拟的可靠性。在此基础上研究了对接焊缝在坡口形状、X型坡口多层焊的焊接顺序、焊接速度、焊件厚度、焊接坡口角度、焊枪的施焊方向等不同因素下残余应力的变化情况。结果表明：相比于其他坡口的焊接,X型坡口焊接残余应力较小,多层焊情况时,X型坡口采用对称焊更有利;板厚、焊速的增加,坡口角度的减少及采用分中对称焊方法都能减少焊接残余应力的产生。     

GTAW焊接过程中熔池发展的数值模拟及与实验结果的比较

用描述等离子弧和熔池中的流体流动和传热过程的数学模型对熔池的发生进行了数值模拟，模拟结果和文献中实验结果的比较表明，该数学模型能较好地预测熔池的形状和大小，模拟结果中所得到的双循环流动对理解实验所得的测熔池的形状有重要意义。     

激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG(钨极惰性气体保护电弧焊)焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

矢流流型的数值模拟方法研究

以Ｋ－ε两方程紊流模型的为基础,采用有限差分的方法,对矢流三维紊流流场及污染流的分布进行了数值模拟,通过大量算例的计算结果分析,认识了失流洁净室内气流动特性和污染物的分布规律。     

厚钢板对接焊接三维有限元数值模拟与分析

采用有限元数值模拟方法,建立考虑热-固耦合效应的钢板对接焊接的三维有限元模型,运用生死单元技术模拟焊接全过程,从焊接残余变形和残余应力的角度,验证了分析模型的有效性,并分析了板件边界约束、焊接层数与道数、板件厚度、焊接顺序以及施工工艺对计算结果的影响。探讨了简化计算的可能性与正确性,并考虑了保温和设置支撑等施工工艺对焊接施工的影响。研究成果可为设计与施工提供一定的参考。     

PHOENICS在焊接数值模拟中的应用

数值模拟是日前研究焊接行为最为有效的工具之一．结合焊接热过程的特点，介绍了大型通用商业软件PHOENICS在焊接热过程中的使用情况．PHOENICS包括三个模块化结构前处理、求解和后处理，可分别运行．以Gaussian热源的加载为例，介绍了其核心技术PHOENICS处理边界条件和源项的方法，为PHOENICS的进一步使用奠定了基础．     

建筑钢结构熔透对接焊缝缺陷对焊缝抗拉承载力影响的研究

超声波探伤计算建筑钢结构熔透对接焊缝的缺陷率,对含有不同位置缺陷及缺陷率的焊缝进行拉力试验,用缺陷率-焊缝强度关系图分析焊缝抗拉承载力达到:母材强度,GB50017-2003一、二、三级熔透对接焊缝设计值,母材屈服强度标准值时,建筑钢结构熔透对接焊缝可允许存在的体积性缺陷率限值.研究结果表明:存在于熔透对接焊缝中部的缺...     

焊缝宽度对对接接头疲劳强度的影响

基于建立的Q235A钢对接接头3D实体模型进行有限元分析,模拟焊缝宽度对焊缝对接接头疲劳强度的影响. 使用ABAQUS CAE软件建立8种不同焊缝宽度几何模型,对模型进行网格划分并计算结构应力. 基于网格不敏感结构应力法分析对接接头的应力,使用ABAQUS软件中Fe-safe模型进行疲劳寿命预测. 模拟结果表明:对接接头焊缝的疲劳性能先随焊缝宽度增大而增强,随着焊缝宽度的继续增大,疲劳性能反而有逐渐减弱的趋势.     

铸钢节点对接焊缝有效缺口应力分析

为了研究铸钢节点对接焊缝的疲劳性能和寿命评估方法,对一种常用的铸钢热轧钢对接焊缝试件进行了疲劳试验研究,得到了刚度、位移与疲劳寿命阶段之间的关系。根据疲劳试验现象和断面的电镜扫描结果,提出了该类试件的疲劳失效机理。此外,采用有效缺口应力法预测了铸钢节点对接焊缝的疲劳寿命,并在考虑了平均应力和焊接残余应力的前提下,提出了改进的有效缺口应力法,分别将预测结果与实测疲劳寿命进行了对比。研究结果表明：铸钢节点对接焊缝的疲劳过程可分为稳定阶段和断裂阶段。稳定阶段占总寿命比例≥80%,断裂阶段≤20%。有效缺口应力法能在一定程度预测疲劳寿命的变化趋势,但结果偏危险,改进的有效缺口应力法能提供较安全的预测结果。     

燃煤锅炉NO_x生成数值模拟研究

因锅炉NOx生成受多种因素影响,仅借助现场试验探索NOx的生成规律及其影响因素存在一定的局限性。以410 t/h四角切圆燃煤锅炉为原型,利用Fluent软件建立其流动、燃烧等相关数值模型,利用常规现场试验对数值模型进行验证及修正,使Fluent数值模型的准确性及可靠性得以提高,以此对某些不具备试验条件的影响因素进行了NOx生成特性的模拟研究。结果表明:所建数值模型能够为正确分析燃烧及NOx生成规律提供充分的理论依据,弥补了现场试验方法的不足。     

燃煤锅炉NOx生成数值模拟研究

因锅炉NOx生成受多种因素影响,仅借助现场试验探索NOx的生成规律及其影响因素存在一定的局限性。以410 t/h四角切圆燃煤锅炉为原型,利用Fluent软件建立其流动、燃烧等相关数值模型,利用常规现场试验对数值模型进行验证及修正,使Fluent数值模型的准确性及可靠性得以提高,以此对某些不具备试验条件的影响因素进行了NOx生成特性的模拟研究。结果表明：所建数值模型能够为正确分析燃烧及NOx生成规律提供充分的理论依据,弥补了现场试验方法的不足。     

钢结构对接焊缝隐性损伤的磁记忆检测试验研究

通过施加拉伸及弯曲荷载,分析了未焊透缺陷及无缺陷的对接焊缝钢构件的磁记忆信号.发现漏磁场强度与外应力存在一定的对应关系,磁场强度随拉应力的增大而增大,随压应力的增大而减小,在应力集中区磁记忆曲线出现波峰或波谷.进入塑性阶段以后磁记忆曲线产生巨大突变,磁场强度突变时刻可用于判断焊缝试件即将破坏的临界状态,梯度峰值可用于表征未焊透缺陷试件的应力集中程度.     

Numerical Simulation of Multi-repaired Weld Residual Stress

In order to understand the change regulation of resichual stress during muhi-repaired uelding to provide theoretical guidance for correct repaired welding procedure and improvement of joint properties.and to simulate the magnitude and distribution of residual stress using the finite element method (FEM).A model of temperature field of weld repaired using FEM,which was simplified,was established.the weld stress consists of ther mal stress and orgaization stress.models of the thermal stress and organization stress were described ANSYS, a software of finite element,was applied to calculate the stress,BHW35 steel was taken as an example,the simulated and experimental results for the 1 st ,3rd and 5th weldrepaired were analyzed,the simulated results are in good agreement with experimental results it can be concluded that the residual stress,in the weld center changes little,and the high residual stress exists in HAZ and in the same place the more repaired weld.the higher residual tress and the area of residual stress becomes wider.     

振动时效用于降低异种钢对接焊缝残余应力的试验研究

通过对异种钢圆筒对接焊缝试件进行振动时效处理,并用盲孔法测量试件振前和振后的残余应力表明,振动时效处理可以大大降低异种钢圆筒对接焊缝的残余应力,最大值可从振前的540MPa下降到振后的119 MPa;残余应力1σ,σ2消除率分别达到61%和48.7%,远大于标准规定的焊接件应力消除率应大于30%的要求;均化程度由振前的421 MPa,428 MPa均化到振后的241MPa,316 MPa,达到了标准规定的“振后的计算值应小于振前的计算值”的要求.     

钢结构厚板对接焊缝的低温断裂韧性试验

随着钢板厚度的增加,焊接难度加大,且存在焊接裂纹缺陷的可能性也增大.为防止钢结构厚板焊接接头的脆性断裂,采用三点弯曲试样,以裂纹尖端张开位移(CTOD)为指标,对厚度为150mm的Q345B钢板对接焊缝低温下的断裂韧性进行试验研究. 分析了焊缝金属和热影响区断裂韧性CTOD值δm随温度的变化关系,并用Boltzmann函数对断裂韧性-温度曲线进行拟合,结合试样断口的扫描电镜图分析了断裂的微观机理. 试验结果表明:焊缝金属和热影响区的CTOD值δm随温度的降低而降低,从20 ℃~-60 ℃,降幅分别达78％和91％;热影响区CTOD值δm比焊缝金属和母材均要小. 试验积累了厚板对接焊缝的断裂韧性数据,为低温地区钢结构厚板对接焊缝脆性断裂的预防提供了技术基础.     

双幕墙建筑通风性能的数值模拟研究

为研究廊道式和箱体式两种双幕墙体系的通风性能,以及外层幕墙通风百叶倾角对通风效果的影响,利用计算流体力学中的数值风洞模拟双幕墙建筑的通风状况,并与风洞试验结果相比较;采用多种倾角工况和不同来流风向对通风口百叶进行建模计算.分析结果表明,采用大涡湍流模型中的动力亚格子尺度(SGS)模型能很好地模拟双幕墙体系的实际风场;在满足建筑通风要求的前提下使用箱体式来代替廊道式幕墙能获得更加良好的居住环境;通风百叶在一定程度上起到导风板的作用,在45°倾角附近具有最佳的通风效果.