不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力即熔池尾部应变场进行了模拟。首先 ,通过单元再生方案 ,消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响。其次 ,通过加大材料的线膨胀系数 ,考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响 ,最终得到了各种条件下的焊接应力 -应变场。此外 ,本文将机械应变随时间变化的关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线 ,从而获得了凝固裂纹驱动力 ,为凝固裂纹的预测奠定了基础。

铝合金焊接凝固过程应力应变及凝固裂纹数值模拟

建立了一种焊缝凝固裂纹力学分析模型。在焊缝凝固过程中，对固液混合区金属采用了基于流变力学观点建立的力学木构方程，在焊接凝固过程应力应变分析的基础上，编制了数值计算源程序。计算了铝合金ＬＹ１２ＣＺ不同熔敷焊接（Ｂｅａｄ－ｏｎ－ｐｌａｔｅＷｅｌｄｉｎｇ）条件下焊缝凝固过程的应力应变，并进行了凝固裂纹的预测。计算结果定量地揭示了焊缝凝固过程应力应变的变化规律，并从力学角度揭示了焊接条件对焊接凝固裂纹形成的影响。

SA335 P91炉管全位置对接焊根部凝固裂纹应力-应变场三维有限元数值模拟

基于有限元分析软件ANSYS,对SA335 P91炉管全位置对接打底焊温度场和应力一应变场进行了三维数值模拟。建立了焊接瞬态温度场和应力一应变场三维移动热源模型,得到了全位置焊时左右焊道交汇处(90°)的瞬态轴向应力和环向应力分布以及应力-应变随时间变化的规律:在闭合小孔区内表面的轴向和环向应力均为拉伸应力,且环向应力比轴向应力大,并有明显的边缘应力效应;该处在高温凝固阶段的瞬态应力随小孔停留时间的延长和焊接电流的增大而减小。与之相反,其等效应变的变化则随之增大,这是造成打底焊时在小孔闭合区容易产生凝固裂纹的主要原因之一。

焊接凝固裂纹的数值模拟与预测

研制了一个焊接凝固裂纹数值模拟软件系统。该软件系统可以模拟和预测二维焊接构件是否产生焊接凝固裂纹。首先,系统的前处理部分可以帮助用户对工件进行网格剖分,计算电弧热输入,计算焊缝金属的单元“死”、“活”时间,输入材料性能参数并生成输入卡片。其次,依据生成的输入卡片,该软件系统可以连接Adina&t有限元软件,并对焊接凝固裂纹的温度场和应力、应变场进行模拟计算。然后,系统的后处理部分可以对计算的数据进行处理,并把处理后的结果以平面曲线、云纹图和三维立体图的形式提供给用户。最后,系统还可以把横向可调拘束试验得到的材料的凝固塑性曲线处理、回归成材料的凝固裂纹阻力曲线并将其与计算得到的材料的凝固裂纹驱动力曲线放在同一图形中进行对比,通过对比可预测焊接过程中是否产生凝固裂纹。该软件系统主要采用Visual Basic语言研制,并利用Matlab和Matrix VB软件中的图形函数和矩阵运算函数实现图形的显示。

钢板焊接温度场与应力应变场有限元数值模拟

文中基于有限元软件ABAQUS,以过渡划分网格方法建立了钢板对接焊有限元模型,采用间接法对厚8 mm钢板焊接过程进行了三维动态数值模拟,计算得到了焊接过程温度场与应力应变场。结果表明:钢板焊接温度场分布与熔池中心距离呈正相关,熔池中心温度最高,距离熔池中心越近温度梯度越大;焊缝处残余应力及变形均呈中间大、两头小的分布形式,最大焊接残余应力超过了材料的屈服强度。

管对接全位置焊应力应变场三维有限元数值分析

基于有限元分析软件ANSYS,对SA335 P91钢管全位置对接打底焊温度场和应力应变场进行了三维数值模拟。建立了焊接瞬态温度场和应力应变场三维移动热源模型,得到了全位置焊时左右焊道交汇处(90°)的瞬态轴向应力和环向应力分布以及应力应变随时间变化的规律:在闭合小孔区内表面的轴向和环向应力均为拉伸应力,且环向应力比轴向应力大,并有明显的边缘应力效应;该处在高温凝固阶段的瞬态应力随小孔停留时间的延长和焊接电流的增大而减小,而其应变的变化则随之增大,这是造成打底焊时在小孔闭合区容易产生凝固裂纹的主要原因。

钽薄板小间隙TIG氦弧对接焊应力应变场的数值分析

针对钽薄板小间隙TIG氦弧焊接的特点,基于有限元分析软件ANSYS,在计算温度场的基础上,采用温度场与应力场间接耦合的方法,对钽薄板小间隙TIG焊接过程中应力应变场进行三维数值动态模拟,分析了间隙存在时工件在热应力作用下应变场的分布情况。计算结果表明在输入有效热量较少时,工件受热应力的作用不明显,应变场变化不大;随着输入有效热量的增加,热应力作用逐渐加强,工件的应变场变化明显,应变速度加快;当工件的温度场达到准稳态时,热应力影响再次减弱,应变速度趋于平缓。工件的最大应变值发生在电弧有效作用范围之内,应变值沿焊接方向随热应力作用的减弱而减小。

焊接凝固裂纹驱动力的分析与模拟

分析了焊接构件中熔池变形及凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响，建立了不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场的数值模拟模型，并对凝固裂纹的驱动力进行了计算。通过单元再生方案，消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响；通过增大材料的线膨胀系数，考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响，最终得到了各种条件下的焊接应力－应变场。

基于ANSYS的中厚板焊接有限元三维数值模拟

基于大型有限元分析软件ANSYS ,对中厚板焊接的温度场和应力应变场进行三维数值动态模拟 ,并将计算量控制在可接受的范围内 .建模时采用两种单元结合以获得焊缝处细密、远离焊缝处粗略的不均匀网格 ,热载荷施加过程中采用余量控制法 ,应力应变场的分析采取了一系列非线性措施 .计算结果表明在焊接和冷却过程中角变形沿纵向并不总是线性分布的 .

铝合金焊接热力耦合及凝固热裂纹敏感性分析

基于热传导方程及热弹性力学理论,建立了铝合金焊接热力耦合模型及有限元求解方法,利用红外线热成像仪实测温度场结果来修正高斯热源模型参数,确定了给定焊接参数的高斯热源模型。将温度场计算结果作为焊接热力计算的输入条件,得到焊接过程热冲击作用下的焊接结构应力应变场。通过计算分析,获得了给定焊接参数的铝合金结构在凝固裂纹敏感温度区间内的应力应变分布规律,并结合裂纹驱动力曲线,分析了不同焊接速度及电流下的凝固热裂纹倾向性。研究结论可以为进一步分析铝合金焊接热裂纹热力学特性提供参考。

拉应力作用下含缺陷埋地管道应变与裂纹扩展行为分析

采用数值模拟和宽板拉伸实验相结合的方法,研究单点缺陷与双点缺陷对含螺旋焊缝缺陷管道应力应变及裂纹扩展行为.基于管材的力学性能和标准等确定缺陷尺寸位置参数,利用ABAQUS建立含不同参数缺陷的宽板及全尺寸管道模型分析拉外力下的应力分布特点,研究不同缺陷长度与深度对管道焊缝处裂纹萌生的规律;设计3组含焊缝处缺陷管道宽板拉伸实验,研究管道应变与裂纹扩展情况.结果表明:拉应力下管道宽板模型具有可靠性;随着缺陷尺寸的增大,相对长度为0.79、相对深度为45.98的缺陷对裂纹萌生影响最大.对比宽板试验发现,宽板焊缝上、下侧截面点位的应力应变在轴向拉力作用下,均呈现出先缓慢增加后快速上升的趋势,且相对单点缺陷,双点缺陷的相互作用对裂纹的萌生和扩展产生较大影响.

焊接残余应力研究方法的进展及展望

焊接过程中的加热和冷却循环不可避免地导致残余应力的产生,从而影响焊接结构的加工精度和使用性能等。因此,分析焊接接头残余应力大小和分布以控制和消除残余应力是非常重要的。目前,广泛应用实际测量法和数值模拟法进行焊接残余应力大小和分布的分析。研究表明,实际测量法的应用有一定的局限性,数值模拟方法可以模拟焊接全过程,从而实现对焊接过程温度场、应力应变场分析和监控,有效地控制和消除焊接残余应力。

线性摩擦焊接热力耦合行为及其研究现状

线性摩擦焊接技术作为一种典型的固相连接技术,以其自身绿色、高效、优质的技术优势,已经成为当今国际上高性能航空发动机整体叶盘的关键制造技术。线性摩擦焊接是在方向交变的振动摩擦作用下将机械能转变为热能,使材料达到高温塑性状态实现焊接的过程,其中热力耦合是摩擦焊接过程的核心,其行为决定了线性摩擦焊接头组织和性能。通过总结线性摩擦焊接过程中热力耦合行为及其相关研究方法,较为全面地阐述了线性摩擦焊接热力耦合各个物理场的国内外研究现状,为进一步开展线性摩擦焊热力耦合分析提供指导,最后讨论了线性摩擦焊接热力耦合研究中的不足与发展前景,以期为今后研究提供参考借鉴。