焊接数值模拟中分段移动热源模型的建立及应用

针对焊接过程数值模拟计算效率低的难题 ,通过分析焊接热源的特点 ,在移动高斯热源的基础上 ,提出分段移动热源模型。该模型从宏观上体现焊接热源移动的特点 ,减少描述热源逐点移动所需的计算量 ,从而大幅度提高计算效率。经验证 ,该方法可在保持精度的同时大幅度地缩短计算时间 ,从而使实际构件工艺的模拟、优化成为可行。利用该模型分析了不同切割顺序对桥式起重机腹板变形的影响 ,并进行了实际测量。

渗流作用下的中深层地埋管换热器传热分析

考虑地下水渗流的影响,基于移动线热源模型提出一种中深层地埋管换热器半解析模型。基于Fluent软件建立数值模型,并对已知进口流体温度和已知总热输入功率两种边界条件下的数值模型、半解析模型和忽略渗流的半解析模型进行对比。结果发现,两种边界条件下的半解析模型在前期均具有较大误差,而在中后期均与数值模型吻合得较好,其精度高于忽略渗流的半解析模型,尤其是在地下水渗流速度较大的时候。结果表明所提出的半解析模型可用于分析渗流作用下的中深层地埋管传热。

对接接头焊接温度场的三维数值模拟

焊件在快速加热和冷却过程中温度场的正确描述是进行组织转变和焊后接头力学性能分析的前提条件。文中采用Gauss分段移动热源模型,考虑了材料热物理性能参数与温度的非线性关系,建立了焊接过程的数学模型和物理模型,并应用APDL语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟,其结果与理论值完全吻合,证明了数值模拟的可靠性。

合金成分变化对搅拌摩擦焊接力学性能的影响

建立搅拌摩擦焊接的移动热源模型和析出相演化计算模型,采用数值模拟方法计算在搅拌摩擦焊接过程中析出相的变化、焊后力学性能,以及不同铝合金成分变化时,对搅拌摩擦焊接构件力学性能的影响,并与试验相比验证模型的正确性。结果表明:根据析出相演化将5种铝合金分为两类,相同位置处AA6005、AA6063、AA6060的平均粒子半径大小接近,而AA6061、AA6082的平均半径相似;两组铝合金相比,平均粒子半径以及粒子数有明显差异,对硬度值产生明显影响;随着与焊缝中心线的距离增加,5种合金的平均粒子半径间的差值逐渐缩小,由于AA6061和AA6082的粒子数较大,导致与AA6005、AA6063、AA6060的硬度值存在明显差异。

地下水渗流作用下地埋管间歇散热特性

为了探求地下水渗流对地埋管换热器间歇运行性能所产生的影响,基于移动的有限长线热源理论模型解析解,利用MATLAB软件编程计算,分析渗流对单钻孔地埋管换热器的影响。同时对比分析了连续和间歇运行情况下其周围土壤的温度响应特征和过余温度场分布特点。研究表明:埋管周围土壤的温度变化是由热流密度、土壤本身的热物性和实际渗流速度耦合作用影响的,而在间歇运行下其因素影响更加明显。

桥式起重机箱形梁焊接的数值模拟

针对起重机主梁盖板和腹板的箱形梁焊接残余应力及变形复杂等情况,采用有限元方法,选取分段移动串行热源模型、热力耦合及生死单元技术,进行了焊接应力场及变形的数值模拟。结果表明,所采用分段移动串行热源模型加载热载荷的方法,能够较好地模拟实际焊接过程中的热源移动情况,与普通高斯热源相比,网格数量及计算时间明显减少,且计算精度基本相同,模拟出的箱形梁焊接变形与理论分析基本吻合。

钢板高频感应移动加热成形有限元建模及模拟研究

基于Ansys-APDL语言,采用磁场与温度场耦合移动热源,对感应加热钢板进行三维电磁-热-应力耦合模拟分析。结果表明,钢板加热时温度场和钢板Y方向变形场分布都不均匀,加热最后区域均出现明显的端部效应;加热区前端的温度梯度大,尾端的温度梯度小,钢板上下表面出现较大的温差;加热区域Y方向变形量UY随加热功率的增加而增大,随加热速度v的增大而减小;随着加热功率的增大,钢板弯曲角度θ线性增大,曲率半径ρ先减小后趋于定值;随着线圈移动速度的加快,钢板的弯曲角度θ线性减小,曲率半径ρ先增大后趋于定值。