波形钢腹板梁T形接头焊接仿真分析与试验研究

为了解决波形钢腹板梁焊接温度场和残余应力分布尚不明确的问题,本文基于Simufact Welding软件建立三维有限元模型,对其T形接头的焊接温度场和残余应力进行了预测,并对模拟结果进行了试验验证。波形钢腹板梁的焊接温度场分布与熔池中心距离有关,距离熔池中心越近,温度梯度越大;焊接残余应力以纵向残余拉应力为主,而横向残余应力的应力水平相对较低,拉压应力共存;焊接速度和底板厚度的改变只会影响残余应力的峰值大小,不会影响残余应力的分布规律。结果表明:数值模拟结果和试验实测值吻合良好,数值模拟可靠。

铝合金T型接头激光+GMAW复合焊残余应力数值分析

目的研究激光+GMAW复合焊中不同激光功率参数对铝合金T型接头残余应力的影响,从而提高焊接性能。方法分别考虑了热弹塑性理论、传热学以及T型接头几何特性,建立了铝合金T型接头激光+电弧复合焊残余应力的数值分析模型。采用双椭球体热源模型表征电弧热输入与熔滴晗,采用锥体热源模型对激光深熔焊进行描述。基于所建立的T型接头模型,使用ANSYS有限元软件对12 mm厚铝合金激光+GMAW焊T型接头残余应力进行模拟计算,并研究其分布特征;使用X射线衍射法对T型接头处的残余应力进行测量从而对所建模型的准确性进行验证。同时,对比了不同激光功率下铝合金T型接头对残余应力的影响规律。结果当激光功率分别为2、3、4、5 kW时,铝合金T型接头路径L3上的纵向残余应力最大值分别为270、263、258、251 MPa,米塞斯-等效应力最大值分别为265、261、257、250 MPa。结论后焊的焊缝A对焊缝B有明显的热处理作用,使应力明显降低;在T型接头焊缝及近缝区,横向残余应力和厚度方向残余应力峰值均比纵向残余应力峰值小,且随着激光功率的增大,焊缝及近缝区拉应力峰值不断减小。

T型接头旋转激光+GMAW复合焊熔池动态行为数值分析模型

目的研究T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池的温度场和流态特征,揭示气孔缺陷的产生及抑制机理。方法依据光学、电磁学、传热学及流体动力学机理,建立T型接头旋转光纤激光+GMAW复合焊熔池数值分析模型。使用Fluent软件对旋转频率分别为50 Hz和100 Hz的T型接头旋转激光+GMAW复合焊进行温度场以及流态特征的模拟,对比不同频率下T型接头横、纵截面,从工艺和焊缝成形角度出发,针对不同频率对熔池、小孔成形以及气孔抑制的影响进行讨论。结果当旋转频率为50 Hz时,纵截面内小孔最大深度为5.4 mm,横截面熔池内小孔开口直径相对较大,旋转一周后,小孔远离气泡,气泡无法逸出,形成气孔;当旋转频率为100 Hz时,纵截面内小孔深度显著降低,熔池体积明显减小,横截面内小孔最大开口直径和深度均降低,熔池尺寸也有所减小,在时间为0.097 s时,小孔上方区域出现的顺时针涡流不仅能抑制气孔,还能改善熔池的下垂以及立板焊趾处的咬边。结论随着旋转频率的增大,小孔的最大开口直径和深度均降低,还对熔池具有搅拌作用,使熔池体积变小。

高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能试验研究

为研究高温后铝合金T型连接梁柱节点滞回性能,以温度值、恒温时间为变化参数,设计了4个T型节点试件进行了高温后低周往复加载试验。通过试验观测了T型节点试件的破坏过程,同时获取了试件升温曲线、滞回曲线、骨架曲线、延性指标、承载力及刚度退化曲线等,并由此分析了节点破坏机理、承载能力以及抗震性能。试验结果表明:受到低周往复荷载作用后试件的破坏模式均表现为节点板的弯剪破坏,滞回曲线不饱满;高温后试件极限承载力随着恒温时间的增加而减少;与常温下的铝合金T型节点试件相比,经历高温后的试件刚度退化幅度及延性增加;螺栓滑移可增加试件耗能,但摩擦力在滑移阶段初期对常温试件产生不利影响。

TC4钛合金T形接头双光束激光焊接组织与力学性能研究

开展了1.5 mm⊥2 mm组合的TC4钛合金T形接头双光束激光焊接工艺试验,旨在研究该T形接头的微观组织与力学性能。结果显示,T形接头焊缝区主要为网篮状组织,在上部热影响区的交叉区为少量的针状α'相以及初生α相,下部热影响区交叉区为α相等轴组织。接头力学性能显示,抗拉强度与母材相当,平均弯曲角度为33.1°。完成了典型件的焊接,接头内部没有裂纹与气孔等缺陷,为轻量化构件制造提供了有效的焊接工艺。

电弧增材制造T形件连接节点力学性能研究

电弧增材制造(WAAM)技术在结构工程领域有着广泛的应用前景,具有生产效率高、设备成本低、材料利用率高和环境可持续性等优点。为了探究WAAM碳钢T形件连接节点的力学性能,设计一系列共12组由WAAM碳钢T形件、高强钢(HSS)T形件和高强螺栓组成的连接节点试件,通过试验研究螺栓线位置与螺栓排列方式对试件初始刚度、破坏模式及极限承载力的影响。采用三维激光扫描技术测量WAAM碳钢T形件相关几何参数,采用数字图像相关技术(DIC)辅助测量了T形件连接节点在加载过程中的位移响应。结果表明:WAAM碳钢T形件具有较好的力学性能,当螺栓线与腹板翼缘连接处距离减小时,试件的初始刚度与极限承载力均呈上升趋势,而失效模式均为预期的翼缘破坏,且螺栓未发生断裂。通过对比试验结果和现有设计规程计算结果,对相关计算方法的适用性与准确性进行评估,发现现有设计方法高估了试件的初始刚度,对破坏模式的预测较为准确,但对极限承载力的预测偏保守。最后,对已有计算模型进行修正,修正后的计算模型对连接节点极限承载力的预测效果较好。

某电厂低压加热器管板与壳体T型焊接接头开裂失效分析

某电厂低压加热器服役5年后,管板和壳体的T型焊缝部位发生严重开裂;通过宏观检查、断口形貌分析、金相组织分析、能谱分析(EDS)、化学成分分析和硬度检测等检验检测,对焊缝开裂原因进行了分析。分析表明:由于焊接热影响区(HAZ)存在对碱应力腐蚀开裂敏感的淬硬马氏体组织,且焊接接头未进行消应力热处理,在碱性环境中,管板焊接热影响区发生了碱脆,支裂纹在焊缝中扩展穿透造成设备失效。对T型焊接接头失效的原因进行分析,对类似场合换热器设计、制造和使用具有借鉴意义。

焊接顺序对T型接头焊接的影响分析

为减小T型接头的焊接残余应力和变形情况,以热-弹塑性理论为基础,利用ANSYS有限元软件对T型接头的焊接过程进行数值模拟,分析不同焊接顺序对温度场和应力场的影响,并对不同焊接路径上的应力和变形情况进行比较。结果表明:相较同向焊接,异向焊接在L1和L2这这两个路径上产生的应力分别减小15%和27%。不同的焊接顺序对变形影响各异,异向焊接对翼板角变形影响较小,同向焊接对腹板横向变形影响较小。研究成果可为T型接头焊接方案设计提供一定参考。

钛合金薄壁T形接头激光焊接力学性能研究

开展了厚度为1.5mm立筋与厚度为2mm底板的TC4钛合金T形接头的激光焊接工艺试验,对接头的力学性能进行了测试,观察了接头的组织形貌。结果显示:带立筋接头的抗拉强度、屈服强度及伸长率均与母材相当,而去除立筋后的正常区的抗拉强度与屈服强度最高,起弧区的抗拉强度与屈服强度最低,但去除立筋后收弧区的断后伸长率最高、起弧区最低,接头的剪切性能比母材提高了3.4%,持久测试试样没有发生断裂。接头焊缝区组织由大的柱状晶组成,主要由α相、α’相与β相组成,随着距焊缝中心距离的增加,接头组织晶粒尺寸降低,且α’相的尺寸也降低。

海洋石油工程固定式导管架平台T/K/Y节点马鞍口建模

海洋石油工程固定式导管架是海上油气资源开采的重要设施,是由钢管相贯焊接形成的空间桁架结构。导管架的主要焊接结构是T/K/Y节点,T/K/Y节点中存在大量的马鞍口结构。目前,对马鞍口的加工及焊接主要以二维图样贴片为主,尚无软件可实现管节点马鞍口的参数化三维建模。在分析马鞍口相贯线机理的基础上,建立马鞍口相贯线的数学模型,并基于此利用Unity3D编写了绘制马鞍口相贯线的通用软件,实现了马鞍口的参数化三维建模,有效解决了实际生产中T/K/Y节点马鞍口难以建模的问题,为管节点马鞍口的加工及智能焊接提供精确的模型。

T形圆钢管节点受弯抗震性能试验研究

为了研究T形圆钢管节点受弯抗震性能,进行了支主管直径比不同的2个节点受循环往复弯矩作用下的试验研究。试验结果表明:节点主要耗能方式为主管管壁的塑性变形和裂纹扩散,在试验后期还有一部分耗能来自支管根部管壁的塑性变形;最终破坏模式为节点域主管管壁延性撕裂破坏;节点的荷载—相对位移滞回曲线饱满,开裂后节点承载力逐渐下降,裂纹延性扩散,表现出良好的抗震耗能能力。试验所得的极限承载力比规范计算值高了20%~33%。对比2个节点的试验数据及结果,发现支主管直径比较大节点的延性和耗能能力均比支主管直径比中等节点的更好。

不同处理工艺对自粘聚合物改性沥青防水卷材T型搭接缝不透水性的影响

考察了不同类型自粘聚合物改性沥青防水卷材搭接缝、T型搭接缝的不透水性,探讨了沥青防水涂料处理工艺、抹角处理工艺和双面自粘防水卷材处理工艺对T型搭接缝不透水性的影响。结果表明,自粘防水卷材的搭接缝不透水性均满足GB 55030—2022的要求;未处理的T型搭接缝在常温环境不透水性不合格;抹角处理后T型搭接缝的不透水性均满足GB 55030—2022的要求,无胎类自粘防水卷材建议优先采用沥青防水涂料处理T型搭接缝,不推荐双面自粘防水卷材处理工艺。

一种电缆T接头耐压检测安全连接装置的仿真与设计

针对电缆耐压试验过程中因试验电压接近或超过电缆附件材料电气和机械参数耐压值,从而引起附件及电缆本体沿面泄漏爬电,继而引发出其他缺陷隐患,导致无法按试验规程规定实施,严重时将损毁试验及被试验设备等问题。根据电缆附件的相关参数,以及规程要求的最高试验电压和时间,通过装置耐受绝缘及其场强的仿真计算,初步确定安全连接装置与电缆附件绝缘过渡配合方式及电气参数,设计了一种电缆T接头(含肘形头)耐压检测安全连接装置。最后进行了试验验证,结果表明,该安全连接装置可以有效且安全地实现电缆的耐压试验。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。

T形接头焊接过程的数值模拟

T形接头作为一种有代表性的焊接接头,在压力容器、锅炉、起重机等设备中被广泛应用,但由于其结构的突变,在焊接接头位置容易出现应力集中现象,成为设备使用过程中的薄弱部位,所以保证T形焊接接头的焊接质量对整体设备的安全性至关重要。采用有限元分析软件对T形接头焊接过程进行数值模拟,分析焊接过程中的温度场和应力场变化,为T形接头的焊接提出合理化的建议。

TYPE“C”电缆附件测试装置设计

文章介绍了电缆附件(橡胶插拔头)在基础建设的应用发展前景及生产过程中电气性能测试的现状。根据市场应用中对电缆附件电气性能测试的需求,结合实际生产过程中测试遇到的相关问题,文章设计了针对目前应用较多、使用广泛的符合国际规范EN 50181—2010《不包括液体填充变压器在内的设备用1kV到52kV范围为250A到250kA的插入型套管》TYPE“C”界面的电缆附件测试装置。该测试装置在现有多规格组合测试设备种类及样式基础上,对其结构进行了一体化设计,可解决测试中因多产品组合、测试不稳定、使用寿命短、测试成本过高等相关问题。并详细阐述了该新型测试装置结构及设计概念,提高了产品的性能稳定性,便于生产替换,提升了测试效率,并在实际中得到应用验证。

T-Scan咬合分析系统在口腔治疗中的研究进展

在口腔临床治疗中,咬合功能的测量和分析对治疗发挥不可忽略的作用,而以往测量咬合状态的方法受口腔医师主观影响,准确性不高,无法量化。大量研究显示T-Scan咬合分析系统能精确测量不同咬合状态下的咬合力与时间实时的关系,精确记录咬合接触时间、力量、面积,并动态分析咬合接触情况。在颞颌关节紊乱疾病、正畸正颌、修复和种植、牙周病等多种口腔疾病治疗中,该系统协助临床医生执行精确和有针对性的咬合诊断和调整,并通过可预测和数值测量的治疗结果评价减少咬合并发症发生,获得良好的治疗效果。该系统量化的数据以可视化的方式展示出来,可最大限度地促进医患沟通,更能满足现代口腔疾病临床治疗的需求。本文就T-Scan咬合分析系统的特点及其在口腔临床中的应用进展做一综述。

L形包角环口板加强方钢管T形节点轴向滞回性能研究

为研究L形包角环口板加强方钢管T形节点(LCPT)轴向滞回性能,对一组包角环口板加强T形节点进行轴向往复加载试验,并与未加强(URT)和覆板加强节点(DPT)进行对比。结果表明:包角环口板加强节点的轴向滞回性能较优,LCPT试件比URT试件的最大荷载可提高103.2%;LCPT试件比DPT试件的累积耗能能力更好,且LCPT试件比DPT试件的拉压对等性更好。进一步对包角环口板尺寸和屈服强度进行有限元参数分析,结果表明:包角环口板厚度是影响LCPT节点轴向滞回性能的关键几何参数,提高包角环口板屈服强度可提高节点承载力,但对节点耗能能力几乎无影响。最后,对比覆板、环口板、包角环口板三种方钢管加强节点的承载和耗能机理,包角环口板加强节点的轴向滞回性能更优。

FRC/钢嵌入式T型接头疲劳试验及可靠性分析

为了研究FRC/钢嵌入式T型连接接头疲劳特性,采用真空成型工艺(VARTM)及缝合技术制作T型连接接头,利用Letry疲劳试验机对接头开展拉-拉疲劳试验。根据疲劳试验结果,研究了T型接头在拉-拉疲劳载荷作用下初始损伤特性及损伤演变规律;基于两参数Weibull分布模型,开展T型连接接头疲劳可靠性分析,拟合得到接头在不同应力水平下的疲劳寿命分布规律,给出接头在不同应力水平下疲劳可靠度函数,以及接头在指定可靠度下应力/寿命双对数曲线关系式(R-lnS-lnN曲线)。结果表明,ln ln[1/R(N)]与lnN呈现良好的线性关系,T型接头疲劳寿命服从Weibull分布;疲劳寿命可靠度双对数方程建立了可靠度、疲劳寿命以及疲劳应力的关系,可指导接头疲劳可靠性设计和工程应用。

一种包板加强T型管节点的简化算法

包板在海洋工程结构中有着广泛的应用,限于其复杂的受力特性,对其力学性能一直没有可量化的计算方法。利用有限元分析方法对包板加强的T型管节点,分别在轴向受压﹑轴向受拉和受弯曲工况下的承载能力进行研究,在宽幅值包板极限承载力公式的基础上,结合API RP2A中简单节点的计算方法,给出了可量化的适用于工程实践中的窄幅值包板加强T型节点校核计算公式,并给出包板与弦杆连接角焊缝选择方法。分析结果表明,该简化计算方法能够有效体现出垫板各参数对承载能力的影响,对包板设计起到指导作用,能够有效简化包板设计的计算过程。