焊缝几何尺寸对钢管承载能力影响的模拟分析

为研究高强X80直缝埋弧焊管焊接热影响区软化对管线运行安全的影响,采用ANSYS有限元数值模拟软件分析了焊缝几何尺寸对双面埋弧焊直缝焊管内部承载能力的影响.结果表明,由于焊接热影响区强度软化及焊缝余高的影响,最大应力出现在热影响区处,并受到焊缝几何尺寸的影响;在内外焊缝熔深一定时,钢管的承载最大压力与内外焊缝的熔宽间存在最佳的匹配;在内外焊缝熔宽一定时,适当熔深可以增加钢管的承载能力;另外,焊缝的几何尺寸对最大应力出现的位置有一定的影响.

基于神经网络模型的CMT脉冲焊接焊缝几何形状预测

为了研究冷金属过渡(CMT)脉冲焊接过程中工艺参数对熔透、焊缝熔宽和焊缝余高的影响,提出了一种用于预测焊缝几何形状(焊缝高度和宽度)和熔透状态(深度和面积)的反向传播神经网络模型。该模型以峰值焊接电流,焊接速度和热量输入作为输入参数,且以焊缝高度和宽度、熔深和稀释面积作为输出参数,并给出了设计框架。结果表明,神经网络与训练数据有很好的一致性,可以有效地用于焊缝和熔透几何参数的预估。预测值与实验值之间的误差百分比较小,验证了提出模型的有效性。

GMAW 焊接工艺参数对焊缝几何尺寸的影响

利用ＧＭＡＷ焊接热场的数值分析模型，设计了ＦＯＲＴＲＡＮ程序，通过计算研究了焊接工艺参数对焊缝几何尺寸的影响．实验表明，焊缝几何尺寸的计算值和实测值吻合良好，计算结果可用于生产中焊缝几何尺寸的预测和控制．

基于层次分析法的MIG焊焊缝几何形貌监测

焊缝的几何形貌直接决定了其残余应力分布,从而影响焊接构件的质量。为了利用焊接参数控制镀锌钢板MIG焊的焊缝成形,提出了一种结合反向传播神经网络和层次分析法的策略。通过图像处理技术提取了焊缝的特征点并计算出特征参数。通过大量焊接实验分析了焊接工艺参数和焊缝几何形貌参数之间的关系,并构造出反向传播神经网络预测模型。当模型的期望值与焊接实验值之间存在较大误差时,采用层次分析法来确定需要调整的焊接参数。结果表明该决策方法可用于在线调整焊接参数以获得期望的焊缝,为实现焊接过程的数字化和智能化奠定了良好的基础。

GMAW焊缝几何尺寸的预测和控制

综合考虑了ＧＭＡＷ焊接物理过程，建立了其焊接热场的数值分析模型，设计了计算程序，以此为基础研究了焊接工艺参数与焊缝几何尺寸的关系。试验表明，焊缝几何尺寸的计算值和实测值吻合良好，这一方法可用于焊缝几何尺寸的预测和控制。

焊缝几何对焊趾疲劳裂纹扩展行为的影响

根据实测的焊趾疲劳裂纹形核点处的焊缝几何参数及其统计分布，通过建立焊缝几何参数与焊趾裂纹应力强度因子解之间的关系，用统计模拟方法研究了焊缝几何参数的统计涨落性质对焊趾疲劳裂纹扩展行为的影响．结果表明，焊趾曲率半径的统计涨落对焊趾疲劳裂纹扩展分散性的影响最大；调整焊趾角度对焊趾疲劳裂纹扩展的增寿作用最显著．

马氏体不锈钢电弧增材制造工艺优化及焊缝几何特征

马氏体不锈钢作为一种常用的金属,在工业领域及日常生活中有着广泛的应用。但传统的加工方法在制备马氏体不锈钢构件时会产生诸多缺陷,如气孔、织构等。电弧增材制造技术作为一种新兴的先进加工方法,在实现大型金属构件快速近净成形方面有着巨大优势和潜力。通过研究马氏体不锈钢的电弧增材制造技术,焦点集中在焊接工艺和焊缝几何特征的优化。通过系列焊接参数试验,得到了AISI 420不锈钢的最优焊接参数,包括单道焊电流、电压、焊速,搭接焊道的覆盖率以及层间抬升量;建立了焊接参数与焊道几何尺寸的预测模型;最后,研究了振荡沉积路径和直线沉积路径两种打印策略对打印效率的影响。

考虑焊缝几何缺陷影响时整体与局部轴向压力共同作用下薄壁圆柱壳稳定性分析

大型薄壁圆柱壳结构广泛应用于化工、电力等工程中,壳内通常需设置一些设备支承梁,常采用在壳壁上开矩形孔洞,将梁与壳壁焊接连接。壳壁因此承受由梁传递来的局部轴向压力,同时承受由上部壳体、顶盖等自重形成的沿环向均匀分布的整体轴向压力。该文考虑环向焊缝初始几何缺陷的影响,对开洞环向跨角小于10°的先作用整体轴压,后作用局部轴压的218个薄壁圆柱壳的稳定性进行了非线性数值分析。研究表明开洞上方环向焊缝缺陷对于柱壳局部轴压下的稳定承载力影响很小,但会显著削弱后屈曲承载能力。开洞下方最不利的焊缝缺陷位置受整体荷载水平和开洞尺寸的影响而改变。随着整体荷载水平提高,柱壳局部轴压下的稳定承载力降低。整体荷载水平较低时,柱壳局部轴压稳定承载力随着焊缝缺陷幅值的增大而减小;整体荷载水平较高时,柱壳局部轴压稳定承载力随着焊缝缺陷幅值的增大而增大。根据大量数值计算结果提出了整体与局部轴向压力共同作用时的圆柱壳稳定性设计建议。

X65钢悬链立管焊缝背部几何尺寸对疲劳性能的影响

针对钢悬链立管单面焊双面成形过程,背部焊缝几何尺寸过大会极大降低立管疲劳寿命的问题,采用热输入小、电弧穿透力小的表面张力过渡焊接方法,研究小钝边(0~1 mm)、无间隙V型坡口全位置根焊缝背部成形工艺.对不同焊缝背部几何尺寸试样在120 MPa、150 MPa、165 MPa、175 MPa 4个应力范围下进行疲劳试验,研究不同焊缝背部几何尺寸、焊接位置对海洋立管疲劳寿命的影响.疲劳试验结果表明,该焊接工艺下管道具有良好的疲劳性能,试验数据均在DNV-RP-C203—2012疲劳设计曲线F3之上.将焊缝背面余高hb和焊缝背面宽度Wb控制在合理的范围内可极大提高海洋立管疲劳寿命.随着hb/Wb或hb的增加,焊缝应力集中系数增加,疲劳性能直线下降.不同焊接位置的疲劳寿命也有所不同.受重力影响,平焊位置焊缝背部几何尺寸较大,疲劳性能相对较差,立焊和仰焊位置焊缝背部几何尺寸较小,疲劳性能更好.

正交异性钢桥面板焊缝疲劳应力影响因素分析

针对正交异性钢桥面板焊缝构造细节,开展疲劳应力有限元分析,探讨不同影响因素的疲劳效应,为钢桥面板抗疲劳设计和维护提供参考。通过顶板与U肋焊缝细节二维平面模型,设置不同焊趾过渡半径、过渡角与焊瘤缺陷参数,研究焊缝疲劳应力的变化情况。建立钢桥面板节段模型,考虑不同荷载工况组合加劲肋构造对U肋与横隔板细节裂纹萌生点疲劳应力的影响。研究结果表明:焊趾应力集中随过渡半径或过渡角的增加而降低。随焊瘤高度的增加,焊瘤宽度对应力集中的影响减弱;随焊瘤宽度的增加,焊瘤高度对应力集中影响增强。设置横隔板加劲肋可降低U肋与横隔板细节裂纹萌生点应力,提高该细节疲劳性能。

埋弧自动焊单面焊双面成型焊缝尺寸预测

为准确、方便地获得埋弧自动焊单面焊双面成型的焊缝几何尺寸,本文利用二次回归正交组合设计方法,对中、薄板埋弧焊单面焊双面成型焊接工艺参数与焊缝正面几何尺寸的关系进行了优化试验,并利用"SPSS"软件对试验结果进行了统计分析与检验,建立了正面熔宽B及余高E与焊接电流I、焊接电压U及焊接速度v的数学模型。该模型可以用来预测中、薄板埋弧焊单面焊双面成型焊缝正面几何尺寸,从而指导焊接结构设计。

埋弧焊焊接参数对焊缝机械性能的影响

埋弧焊是一种自动化、高熔敷效率的焊接方法,它能以较快的速度产生平滑且大熔深的焊缝。焊接参数对焊接接头质量影响明显。焊接接头的焊接质量可以通过焊缝几何形状和机械性能来评估。探讨了埋弧焊焊接参数对焊接质量的影响。

考虑真实焊缝的空间KT型圆管承载力分析

空间KT型圆管节点是由三根支管相贯于同一根主管表面而构成的空间结构,在相贯区域通过焊接直接形成。但通常对空间KT节点受力性能分析时,所建立的有限元模型很少涉及到焊缝几何的建立,忽略了细小焊缝形体对整体结构承载性能的影响,可能使分析结果存在误差。为此,通过UG二次开发对模型相贯区域进行B样条曲面模拟渐变焊缝形体,焊剂充分溶入钢管母材,两者分别赋予材料属性,对模拟了真实焊缝几何和未考虑焊缝的空间KT节点进行极限承载力对比分析,基于空间KT节点极限承载力经验公式进行模型验证,研究细小焊缝形体对节点极限承载力的影响。结果表明:仿真结果均低于经验公式计算值,但模拟了真实焊缝几何后的模型仿真结果与经验公式结果更为吻合,偏差仅3.125%,未考虑焊缝的模型仿真结果偏小,可能会低估节点的承载力,利用该焊缝建模技术建立的空间KT节点能更逼近实际焊接结构,可准确预判出该模型的极限承载力。

基于主动视觉的焊缝成形图像检测与分析

传统的焊缝成形检测是依靠人工焊接检验尺人工检测,该方法精确度低,耗时久,不能满足工业要求,同时对焊缝表面造成一定的损伤。文中自主研发了一套图像处理软件,采用了一种主动视觉检测法,精确度更高。对采集的图像进行多步图像处理,最终获得焊缝几何尺寸信息。试验结果表明,视觉检测安全系数高,精确度满足要求,耗时短,鲁棒性好。

几何约束下TIG焊焊枪姿态研究

火箭发动机关键部件自动TIG焊中,因一些焊缝周围有特殊结构,为避免相碰,只能使焊枪偏转一个角度进行焊接,且此焊枪姿态与表征电弧电压的弧长和钨极伸出长度等有一定的关系,为了易于离线编程,必须对焊枪姿态进行深入分析。以火箭发动机典型的几何约束焊缝为例,提出了通用的求解思路。实际应用表明,此方法结果正确,可应用到各种几何约束焊缝的焊枪姿态分析中。

基于超声相控阵技术的水工金属结构焊缝检测

介绍了基于超声相控阵技术的水工金属结构焊缝检测的工艺设计和工程应用。结合水工金属结构板厚较大、结构较复杂、可接近性差等特点,采用仿真软件ESBeam Tool进行检测工艺设计,达到较高的检测效率和检测可靠性,并将检测工艺应用到压力钢管对接焊缝和钢岔管月牙肋组合焊缝的检测中,取得了较理想的结果,具有积极的推广价值和广泛的应用前景。

螺旋埋弧焊管焊缝形状计算机控制系统的研究

介绍了螺旋埋弧焊过程中焊缝几何形状计算机控制系统的硬件设计和软件实现方法,并对预测焊接工艺参数的专家系统进行了测试。基于VB语言设计的系统主程序能实现焊缝形状采集、图像处理、焊缝形状曲线绘制等功能。

带有真实焊缝的焊接结构工作应力分析

针对传统的建模软件难以较精确描述焊缝几何的问题,利用UG二次开发的焊缝模块进行焊缝建模,所建立的焊缝能较精确的模拟焊缝真实几何。将带有较真实焊缝形体的焊接结构用于静载工作应力分析,并与实验得出的经验公式对比表明,有焊缝焊接结构模型计算结果更接近实验值,无焊缝模型明显低估了节点的承载力。通过此类焊缝建模能较精确评估出承载时焊缝处受到的工作应力,再结合残余应力,可为结构强度校核,疲劳与断裂分析提供重要依据,具有较强的工程意义。

工业机器人铝合金双脉冲MIG焊工艺参数匹配对焊缝的影响

目的:为提高工业机器人铝合金双脉冲MIG焊焊接质量,探究频率匹配占空比对焊接质量的影响,获得焊接效果较好的工艺参数。方法:采用双脉冲MIG焊对3 mm厚的ER6061铝合金板材进行焊接,观察焊缝表面成形,分析焊接接头几何形状、焊接电信号和金相组织。结果:在电流70 A、焊接速度40 cm/min、峰基比50%条件下,频率为2 Hz、占空比为30%时,焊缝表面成形良好,无咬边、塌陷现象,电信号稳定,可实现稳定焊接;结论:固定频率为2 Hz时调节占空比,熔宽、熔深随占空比的增大变化较明显;固定占空比为30%时调节频率,焊接效果较好;为铝合金焊接技术工艺参数匹配及提高焊接质量提供参考与借鉴。

对接接头缺口应力集中系数不确定性分析

[目的]以典型对接接头为研究对象进行参数化建模,建立焊缝几何形状存在不确定性的有限元模型,来研究焊缝几何存在不确定性的对接接头焊趾处缺口应力集中系数K_(t),并统计分析其分布规律。[方法]首先,对以往采用的网格尺寸和单元类型进行改进,通过有限元网格敏感性分析,研究不同类型的单元以及网格尺寸对K_(t)的影响;其次,沿对接接头焊缝法向提取节点应力,通过绘制应力分布图,确定焊趾处最大应力集中所在部位;然后,通过引入控制点描述对接焊缝几何形状的变化来真实反映焊缝几何形状的不确定性,结合实际测量的焊缝形状数据的分布规律,随机抽样得到大量的焊缝几何参数数据;最后,基于缺口应力法计算K_(t),并对其进行统计分析,探究对接接头在焊缝几何参数存在不确定性时K_(t)的分布规律。[结果]结果表明,K_(t)的分布满足正态分布。[结论]通过探究焊趾处的应力分布,对于分析疲劳强度和提高疲劳寿命预测精度具有重要意义。