考虑焊缝单元的钢节点有限元计算方法

焊接是不同钢构件连接最常用的方式之一,出于多种原因,传统的计算对焊缝进行了简化或合并处理,这与构件的实际受力状态有较大偏差.为此,提出了钢结构三维焊缝单元的定义及其作用机理,较为精细地模拟了焊缝的应力应变状态、材料属性、应力集中情况.由于在有限元数值分析中,焊缝单元的物理特性在整个结构的作用中有较大影响,将考虑焊缝单元的节点有限元计算结果与传统的节点计算方法、简化的有限元模型的计算结果进行对比,发现了考虑焊缝单元的作用与属性,对结构的受力分析有更重要的意义.

适应结构应力法的角焊缝建模工具开发与应用

为提高结构应力法疲劳评估自研软件FE_Weld对货车产品结构角焊缝寿命的评估效率,在HYPERMESH环境下开发了角焊缝单元快速建模工具,工具包含焊缝单元创建工具集、焊缝单元编辑工具集、焊缝单元输出工具集三个主要核心部分.通过将角焊缝归类为一字型、L型、Y型、双面、封头五种主要基本形式,组合完成对任意角焊缝单元的建模工作.基于此工具及FE_Weld软件,在EN 12663标准规定的载荷工况下,对某快捷棚车的全部悬吊座角焊缝寿命进行评估,发现防滑阀座的连接焊缝疲劳寿命最为薄弱;并且将原焊缝建模时间由40 h缩短为4 h,验证了该工具可以实现对角焊缝进行快速正确建模,解决了结构应力法的焊缝评估效率问题.

搭接焊缝对铝合金焊接结构轻量化设计的影响

为研究熔化极惰性气体保护焊(MIG焊)搭接焊缝的引入对铝合金焊接结构轻量化设计结果的影响,根据焊缝拉伸试验建立了焊缝的壳单元等效模型,并将其嵌入到基于结构参数化模型多目标优化的轻量化设计方法中。结果表明:在考虑焊缝影响后,设计结果满足目标需求并且更接近工程实际,同时还实现了焊缝处应力的合理分布以及更理想的焊缝布局,但质量有所增加。因此,考虑了MIG焊搭接焊缝影响的铝合金焊接结构轻量化设计具有更好的工程实际应用意义。