柴油发电机组底架补焊对变形和残余应力的影响

以柴油发电机组底架为研究对象,分析补焊前后对底架焊接变形和残余应力的影响。通过建立补焊前后机组底架有限元模型,测量机组底架关键位置焊接变形,同时预测补焊前后残余应力变化趋势。结果表明,补焊前后关键位置柴油机基座和散热器基座焊接变形趋势相近,预测底板变形结果与试验结果趋势相吻合,误差控制在5.66%,证明了有限元建模的正确性。补焊前后关键位置散热器基座残余应力趋势相近,可指导后续去除残余应力的工艺方案。

基于正交试验的T形接头焊接工艺优化

焊接变形可以直观地看到,控制变形手段也非常多.焊接残余应力分布复杂,关键位置残余应力大小对产品有着很大的影响.文中利用焊接数值模拟和试验相结合的手段,采用单因子和多因子正交试验相结合的设计方法,以焊接残余应力为评价指标,对T形接头焊接的工艺参数进行优化设计,获得了T形接头的残余应力分布状况.结果表明,拼焊间隙为2 mm以下时,焊缝宏观形貌满足要求;焊接速度对焊接残余应力的影响最为显著,其次为送丝速度和拼焊间隙.利用数值模拟和试验相结合的方法,优化了焊接工艺参数,降低了焊接残余应力的峰值,有效地减少了试验次数,节约了成本.

Q890D高强钢中厚板焊接接头残余应力的有限元模拟

对厚度为8mm的Q890D高强钢中厚板对接焊接接头中的残余应力进行了有限元模拟,重点分析了接头中残余应力的分布和大小,并采用X射线衍射法和盲孔法进行了试验验证。结果表明:焊接接头中的纵向残余应力在起、收弧位置表现为压应力,中间部分表现为拉应力,拉应力的峰值为823.4MPa;随着距焊缝距离增大,横向残余应力逐渐减小,且表现为拉应力;模拟结果与X射线衍射法的测试结果吻合得较好,误差为17.4%,证明了有限元模型的准确性。

不同点固焊形式对焊接变形和残余应力的影响

借助有限元分析手段对不同点固焊形式的对接焊焊接过程进行模拟,经分析得到焊接变形和应力分布情况,采用实验手段验证试验结果。结果表明,点固焊位置相同,长度越长,获得的变形量越小;起、收弧的两端面点固焊变形在起、收弧两侧翘起,焊缝位置点固焊翘起的位置发生在与焊缝位置平行的两侧自由端;点固焊长度越长,仿真和实测结果的残余应力分布波动性越大;在起、收弧两端面点固焊获得的残余应力峰值最小;起、收弧两端面点固焊、点固焊2处残余应力值均降低,点固焊3处残余应力值增大。证明了有限元模型的正确性和有效性。

高强钢Q890中厚板残余应力测量技术

高强钢已被广泛应用于工程机械大型结构件的生产中,焊后残余应力直接影响着后续工序。借助有限元分析手段对高强钢对接板的焊接过程进行模拟,经分析得到残余应力分布情况。兼顾测量位置选择原则,选取仿真结果相应位置,结合X射线衍射法和盲孔法两种手段验证预测结果。结果表明,高强钢中厚板仿真结果与X射线衍射法结果吻合较好;两种测量方法在低应力区吻合较好,高应力区存在一定差距,对现场生产残余应力控制有重要指导意义。

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。

基于DIC和三维白光扫描焊接变形研究

借助有限元分析手段对板材的焊接过程进行模拟,得到焊接变形和应力分布情况。基于白光三维扫描仪和DIC两种测量手段,分别验证焊后变形趋势和变形量,同时采用盲孔法测量残余应力分布结果,计算结果与实验结果吻合较好,证明有限元模型的正确性和有效性。结果表明,白光三维扫描法对焊后整体变形趋势进行了定性分析,DIC对焊后局部变形进行了定量分析,应力模拟结果基与实际应力分布测量结果基本吻合,对现场结构件变形预测和残余应力分布趋势分析有重要指导意义。

焊接顺序和焊接结构对振捣座残余应力的影响

焊接残余应力大小影响整机的性能和使用寿命,研究振捣座的残余应力分布有着重要的工程意义。利用焊接数值模拟手段,对整机振捣座的不同焊接结构和多种焊接顺序进行优化分析,获得振捣座的焊接残余应力分布状况,结合实验手段,验证有限元模型的正确性和有效性。结果表明,采用对称施焊得到的残余拉应力的峰值最小。改变焊接结构形式,加强板在关注位置内侧残余应力分布趋势稳定,而在外侧趋势变化较大,且峰值增大。该研究为优化生产工艺,为后续控制焊接残余应力提供理论依据。

热源加载方式对大型结构件变形和应力的影响

对大型结构件压轮的焊接过程进行数值模拟,分别采用双椭球热源和分段热源两种加载方式,得到了焊后压轮的变形和应力分布;同时采用三坐标和盲孔法残余应力测试仪进行了试验验证。结果表明:两种加载方式焊接变形趋势相同,双椭球热源加载焊后变形峰值小,其值为4.179 mm;应力分布趋势相同,在焊缝位置附近应力较大,且应力峰值相同,峰值为338.6 MPa。两种加载方式的焊接变形和应力与试验结果误差均能控制在30%以内,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。双椭球热源加载的计算时间是分段热源加载的7.2倍,综合计算效率和精度考虑,分段热源加载在大型结构件计算具有重大的使用价值。

中厚板多层多道焊优化技术研究

大型结构件中厚板的焊接,结构复杂,焊道层数多。进行焊道优化,降低结构件的数值模拟计算量,是该领域研究的关键技术之一。利用MARC软件对中厚板多层多道焊焊接过程进行模拟,为提高工程计算效率,对多层多道焊进行简化,经分析得到了中厚板多层多道焊时取样点的变形计算结果与试验结果吻合较好。结果表明,兼顾计算效率和模拟实际工程的可行性,焊道优化模拟在大型结构件的焊接中是十分必要而且可实现的。

箱型梁焊接变形和应力三维数值模拟

利用有限元分析手段模拟箱型梁结构吊臂的焊接过程,得到吊臂的焊后变形和残余应力分布,采用Metra SCAN激光扫描和盲孔法进行试验验证。结果表明:整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置位于起收弧位置,最大变形量1.66 mm;焊缝位置附近残余应力大,应力峰值为459.9 MPa。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,仿真结果与盲孔法测量结果吻合较好,误差为26.1%,满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。

振动时效在控制压轮残余应力中的应用

借助有限元分析手段对某型压路机压轮的焊接过程进行模拟,得到了焊后压轮的残余应力分布。采用盲孔法对压轮振动时效前后残余应力进行了测试与评价,并对模拟结果进行了验证。结果表明:压轮焊后焊缝位置附近残余应力大,峰值为338.6 MPa。起弧位置的应力小于收弧位置,封口板焊缝与卷圆板焊缝交叉位置的残余应力呈下降趋势。残余应力分布的模拟结果与试验结果吻合得较好,误差为19%,证明了模拟结果的准确性。设计支撑块宽度为60mm;4点支撑在振动平台上呈矩形布置,沿压轮轴线方向的长边距离为1090 mm;垂直于压轮轴线方向的短边距离为935 mm。振动时效后压轮的最大残余应力下降明显。

不同横截面形式和焊道分布吊臂的焊接变形控制

借助有限元分析手段对不同横截面形式和焊道分布吊臂的焊接过程进行模拟,分析得到了吊臂的焊后变形情况,采用Metra SCAN激光扫描仪对模拟结果进行了验证。结果表明:吊臂整体变形趋势为向内收缩,焊缝位置附近上翘变形,峰值位置均位于自由端面焊缝位置处;焊道上下分布比左右分布得到的焊接变形更小。综合考虑焊道设计、折弯、拼焊、制造成本等因素,吊臂横截面形式为五边形为宜,焊道上下分布合理。模拟结果与试验结果误差控制在0.5 mm以内,证明了模拟结果的准确性。

焊接顺序对振捣座焊接残余应力的影响

焊接残余应力大小影响整机的性能和使用寿命,研究振捣座的焊接残余应力分布有着重要的工程意义。文中采用焊接数值模拟方法,对整机振捣座的不同焊接顺序进行优化分析,获得了振捣座的焊接残余应力分布状况。同时,结合试验手段,验证有限元模型的正确性和有效性。结果表明,采用对称施焊方法的焊接残余拉应力峰值最小;改变焊接顺序,焊接残余应力分布趋势发生改变,但峰值几乎不发生改变。

外拘束点固焊在有限元分析中建立与应用

焊接变形直接影响后续机加工工序,如何采用简单且有效的措施控制焊接变形,成为生产中亟待解决的难题。借助有限元分析方法,对外拘束点固焊焊缝数量不同和自由焊的焊接过程进行模拟对比,经分析得到了焊接变形情况,外拘束点固焊能够有效控制焊接变形。同时,通过对试验结果进行验证,模拟结果与实测结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性和有效性。结果表明,外拘束点固焊适量,即可达到有效控制焊接变形的目的,对现场生产结构件焊接变形控制有重要指导意义。

压路机压轮焊接变形和残余应力的有限元模拟

基于热弹塑性理论,借助有限元分析方法,建立了压路机压轮的有限元模型,模拟了压轮焊后的变形和残余应力分布;采用盲孔法测试了压轮的残余应力,并与模拟结果进行了对比。结果表明:两封口板发生焊后变形呈外凸状,最大变形量为5.732mm;压轮焊后起收弧位置和焊缝位置的残余应力大,应力峰值为416.40 MPa;随着距卷圆板自由边距离的增大,卷圆板直焊缝中心位置的残余应力先增大后减小再增大,残余应力测试值与模拟值较吻合,证明了模拟结果的准确性。

稳态热加载对筒状结构变形和应力影响的研究

焊接热源分别采用双椭球和整条焊缝两种稳态热加载,得到了筒状结构的焊后变形和残余应力分布,并进行了试验验证。结果表明:两种加载方式焊后变形和应力趋势相同。整条焊缝加载峰值出现在两封口板中心位置,峰值为4.931 mm,与试验结果对比误差小。应力峰值相近,峰值近似339 MPa。采用双椭球热源加载,应力分布与试验结果吻合更好。仿真与试验结果误差均能满足工程应用要求,证明了模拟结果的准确性。双椭球热源加载的计算时间是整条焊缝加载的27.2倍,从工程应用层面分析,整条焊缝加载具有重大的使用价值。

工艺支撑在焊接数值模拟中的应用

通过吊臂焊接过程进行了数值模拟分析,获得了焊后变形量,并对吊臂两侧面变形进行了试验验证。依据模拟变形趋势,设计了工艺支撑,并采用试验验证了工艺支撑控制变形的效果。结果表明,吊臂整体变形趋势为向内收缩,峰值位于自由端面焊缝位置处,其值为2.532 mm。模拟结果与试验结果吻合较好,满足工程应用要求,从而验证所建立的有限元模型的正确性。工艺支撑设计成简易的双螺旋结构,增加工艺支撑后,焊接变形控制效果在25%以上。

移动电站用进风消音装置降噪技术研究

移动电站降噪技术应军品装备静音要求而成为研究重点,以柴油机和发电机为研究对象,基于噪声机理分析,设计进风消声装置不同结构型式为单一变量的单因素试验,建立有限元仿真模型,阻抗管法对声学材料进行吸隔声性能试验,并模拟全尺寸样件和试验验证。得到结论:倒V型进风消声器,厢舱进风量流经水冷散热器风量最大,倒L型进风量最小;隔音垫隔声性能最佳,环保玻璃丝纤维吸声性能最佳;采用两者复合材料,倒V型进风消音装置的设计方案,声压级降噪效果明显。倒V型降噪效果满足78dB(A)的设计要求,试验验证仿真结果的有效性。

不同焊脚尺寸对T形接头变形及残余应力的影响

不同焊脚尺寸影响结构件焊接变形和残余应力分布,对实际工程意义较大。文中借助焊接数值模拟手段,对T形接头的焊接过程进行分析,获得了接头焊后变形和残余应力。同时,结合盲孔法试验,验证有限元模型的正确性和有效性。结果表明:Z_(1)×Z_(2)=9 mm×9 mm方案焊后总变形量和等效残余应力峰值最小,Z_(1)×Z_(2)=8 mm×10 mm方案焊后总变形量最大;Z_(1)×Z_(2)=10 mm×8 mm方案纵向和横向残余应力峰值最大。纵向和横向残余应力仿真结果与试验测量结果相对误差最大分别为8.82%和8.43%,满足工程应用的要求。该研究为焊脚尺寸控制和残余应力优化提供指导。