推进剂贮箱箱底密封外焊罩结构设计及焊接热效应实验研究

为对运载火箭推进剂贮箱箱底传感器及阀门管路与贮箱箱底法兰的密封面实现备保密封,提出一种密封外焊罩结构。并针对箱底传感器对于外焊罩焊接热效应承受能力较低的风险,开展外焊罩焊接热效应摸底实验,制定焊接过程的散热方案,确定焊接时间、焊接时间间隔等工艺参数,以期为后续传感器外焊罩箭上焊接提供技术支持。

计入焊接热效应影响的车身门盖件匹配优化方法

车身门盖件与相应开口部分曲面匹配的间隙均匀度和平整度是影响车身产品功能及外观的重要因素。为提高两者匹配的间隙均匀度,引入Hausdorff有向距离作为匹配质量的度量函数,通过有限元仿真计算获得匹配铰链中心线变化量,建立了计入焊接热效应影响的匹配优化模型,同时基于遗传算法实现匹配变量的并行快速寻优。通过某车门匹配调整的实例应用表明该方法显著提高匹配质量。

焊接热效应对结构动力学性能影响的非线性分析

提出焊接热效应影响结构动力学性能,进行了理论推导并数值求解验证.从具有初始应力与应变的本构关系出发,应用虚功原理,理论推导出考虑焊接热效应的焊缝有限元单元刚度矩阵.进一步考虑结构的几何非线性和应力刚化效应影响,构建了模态非线性计算的特征方程.以船体舱段为研究对象,采用有限元模态分析方法,提取其在不同焊接热效应水平作用下的模态,发现焊接残余应力的存在不仅改变结构一阶固有频率,而且极有可能使一阶固有频率接近波浪频率.结果表明,结构潜在的焊接热效应对结构动力学性能影响不容忽视.

焊接热效应对车门匹配影响的仿真研究

车门匹配质量直接影响整车综合质量,而焊接热效应对匹配具有重要影响。针对以往单纯从几何上研究最优匹配的不足,面向匹配过程数学抽象,通过直接耦合法和顺序增量耦合法交互,建立了匹配焊接过程数值仿真模型,实现焊接过程多物理场解耦分析。同时在ANSYS平台上基于APDL的人工二次开发算法,完成车门匹配焊接热效应影响的仿真研究。实际应用表明:通过该方法可以便捷获得焊接热效应影响,将该影响计入匹配过程有助于车门匹配质量和精度的持续提高。

焊接热效应对刮板输送机链传动系统固有频率影响分析

考虑圆环链焊接热效应对刮板输送机链传动系统固有频率的影响,基于Ansys有限元软件对圆环链焊接过程及其热处理进行了仿真分析,得到两种条件下的残余应力分布。同时求解出了两种情况下链条刚度值并与试验值进行了对比。采用Matlab软件对空载工况、满载工况下刮板输送机系统固有频率进行求解,得到系统前八阶固有频率值及特征值。研究结果表明:焊接热效应对系统固有频率及特征值产生较大影响,且满载工况下系统固有频率值及特征值小于空载工况下系统固有频率值及特征值。

焊接热效应对船舶动力学性能影响的有限元分析

采用有限元方法,从理论上推导了焊接热效应对船体结构动力学性能影响的有限元分析表达式,并通过典型算例的数值模拟论证了表达式的正确性,进而验证了焊接热效应对船体结构动力学性能的影响.从焊缝区域具有初始应力与应变的本构方程出发,应用虚功原理,推导出包含焊接热效应的有限元模态分析方程.以686TEU集装箱船为例,通过在大合拢缝横剖面上施加不同水平的名义焊接残余应力,运行船体结构模态分析并提取模态数据.与无焊接热效应时模态对比,船台大合拢缝的焊接热效应改变了同节点数的1阶固有频率.理论推导和数值模拟结果对船体振动控制具有一定的参考价值.

特高压输电钢管塔插接法兰节点焊接热效应

基于热弹塑性耦合分析理论,采用有限元数值模拟的方法,分析了特高压钢管塔插接环焊法兰节点的焊接热效应影响。结果表明,采用有限单元法分析焊接非线性热传导问题是适宜的;焊接的高温融熔作用将导致材料不可逆的塑性变形,冷却后在焊缝附近出现颈缩现象,钢材脆性增加;受焊缝及其附近区域温度场的影响,构件冷却后在焊缝附近形成焊接残余应力影响区;根据1 500℃焊接温度,30℃常温边界的Q345钢材计算结果,最大轴向残余应力达设计屈服强度(345 MPa)的44%,深度影响区约为4倍焊角尺寸的范围。

基于虚拟仪器的随焊锤击温度场模拟系统

随焊锤击是一种金属表面处理方法。锤击部位的温度是确定随焊锤击参数的重要依据。温度场模拟系统综合运用传感器技术、计算机技术、数据处理技术和建模技术,采集堆焊过程中影响焊道温度变化的主要变量,结合堆焊过程的其它固定参数,利用焊接热效应原理模拟堆焊焊道温度分布状况,为确定随焊锤击参数提供了实时可靠的温度数据。系统采用虚拟仪器设计思想,硬件使用PC机、高速数据采集卡、电压传感器、电流传感器,软件采用虚拟仪器编程语言Labwindows/CVI,构成完整的数据采集与分析系统。试验得到的模拟温度和实际温度在主要温度区间内能够很好地吻合。

刨煤机系统固有频率特性分析

考虑刨链焊接热效应对刨煤机系统固有频率的影响,基于ANSYS有限元软件对刨链焊接及其热处理过程进行了仿真分析,得到了两种情况下的残余应力分布规律。同时求解出了两种情况下刨链刚度值并与试验进行了对比。采用MATLAB软件对刨煤机系统固有频率进行求解,得到系统6阶固有频率值及特征值。研究结果表明:随着刨头的移动,系统固有频率呈现先降低后增大的趋势,且焊接热效应对系统固有频率产生较大的影响。