基于Sysweld的T形管焊接件温度及应力应变场数值模拟分析

采用双椭球体热源分布模型,基于Sysweld软件平台,对常用的暖气运输管道中T形管焊接过程进行数值模拟仿真.首先通过UG建立三维模型并导入Hypermesh进行了网格划分,之后在Sysweld中对焊接过程进行模拟仿真,获得了温度场及应力应变场的分布情况.然后对焊接过程温度云图及焊件整体形变进行了详细的分析.结果表明,热源处的温度达到2 500℃左右,在焊缝周围形成了明显的热影响区;并在焊缝区域出现应力集中情况,其最大应力为277 MPa,在其材料的屈服应力范围内(345 MPa);且在焊缝处出现下凹现象,最大变形量为0.29 mm.此次分析为实际焊接提供理论依据.

面内双轴载荷下T形焊接接头的疲劳失效行为

船舶中的“十字”和“T形”焊接接头在服役中会受到复杂的多轴疲劳载荷作用,易在焊缝等薄弱区域失效。通过设计的T形焊接接头和试验装置开展试验,以得到T形接头在不同面内双轴载荷下的疲劳寿命、起裂位置及断口特征;利用有限元方法分析了不同面内双轴载荷条件下T形接头焊趾处的应力分布状态,研究了影响焊趾应力状态的因素;结合修正的W9hler曲线法(modified W9hler curve method,MWCM)预测T形接头的疲劳寿命。结果表明:横向载荷一定时,纵向载荷的增加导致T形接头的疲劳寿命呈指数降低;鉴于T形接头的几何特性,裂纹总是萌生于下焊趾,焊趾过渡圆弧半径对焊趾的应力状态有显著影响,增大焊趾过渡圆弧半径可提高疲劳寿命;T形接头焊趾处的应力较高时,MWCM具有较高的预测精度。

航空发动机蜂窝薄壁与基板间类T型结构件电阻点焊定位工艺研究

针对1:50超大厚度比下航空发动机GH3536蜂窝和K423A基板T型结构连接时的定位焊难题,采用功率55 kVA、频率4 kHz的逆变电阻点焊机,通过设计纯铜编织线包覆纯铜块(蜂窝侧)/铬锆铜圆柱(基板侧)异构电极,增大定位点焊有效导电面积,抑制电流集肤效应。结果显示,在最佳焊接工艺参数I=1.75 kA、t=65 ms、F=27 N条件下,能够实现蜂窝与基板的冶金连接,且蜂窝表面平整度高,蜂窝芯壁未发生弯曲。SEM、EDS微观组织分析结果表明,最佳定位点焊接头界面处Ni、Ti、Cr元素含量变化较为明显,熔合界面层厚度约为3μm,其中Mo元素含量先下降再增加,并在焊接区形成了含Mo的M6C和M23C6碳化物,这些化合物在高温条件下具有较高的强度,能够满足蜂窝/基板连接时的优质定位需求。

聚变堆真空室T型焊缝相控阵超声检测技术分析

作为聚变堆装置中的核心部件,真空室的焊缝坡口要求全焊透,对焊接质量有着严格要求。针对聚变堆真空室T型焊缝,使用相控阵超声检测的方式控制焊缝质量。然而焊缝粗晶的组织特征和真空室的复杂结构给相控阵超声检测带来了挑战。针对此问题,首先通过CIVA软件对探头焦点和焦柱尺寸进行仿真计算,并根据计算结果为检测方案设计提供参考,然后设计了使用双面阵探头在腹板侧面激发扇形扫查,结合线阵探头在翼板外侧面激发角度垂直于熔合线的线性扫查的检测方案,对预埋有典型焊接缺陷的模拟试块进行了检测,实现了缺陷的全检出。该检测方案可为T型焊缝检测的实际应用提供参考。

钢结构T形角焊缝超声波检测技术研究

文中重点研究了钢结构T形角焊缝的超声波检测技术,从探头的选择、探伤条件的选择、声波传输路径的模拟三方面总结了超声波检测的前期准备要点,阐述了钢结构T形角焊缝缺陷的定量与评定方法,以及探头移动范围和声程范围的确定、检验等级和扫查部位、距离-波幅曲线的制作等技术要求,以期为焊缝超声波检测技术的推广与普及提供参考。

不同形状的耐候钢T形角接接头疲劳性能研究

T形角接接头在铁路货车箱型结构中应用较为广泛,该接头处受力较为复杂,其疲劳性能对于整车安全有着关键作用。对不同形状Q450NQR1高强度耐候钢多层多道焊T形角接接头进行三点弯曲疲劳试验和疲劳断口扫描试验。结果表明:a10角焊缝、向外凸焊缝与向内凹焊缝焊接接头的中值疲劳极限由高到低依次为289 MPa、277.5 MPa、241 MPa。疲劳试件分别在焊趾或焊缝之间启裂,焊趾处裂纹向母材延伸。观察其断口形貌可知:各区域具有典型疲劳断裂特征,启裂区存在同扩展方向一致的清晰细密的条纹,此种条纹是一种呈向外放射状且具有一定高度差的撕裂棱。扩展区随疲劳循环次数的增加而扩大,裂纹呈河流状分布,终断区观察到大小深浅不一的韧窝,故判断断口为韧窝型韧性断裂。

工业机器人异步变位T形焊接系统仿真

针对弧焊机器人现场调试过程繁琐、效率低的问题,文章以异步变位T形焊接为例,搭建RobotStudio虚拟仿真工作站,构建焊接仿真运动的Smart组件,并使用“Robot Ware Arc”焊接工艺插件来编写和调试弧焊程序。通过仿真调试证明,搭建虚拟仿真工作站,使用“Robot Ware Arc”焊接工艺插件对弧焊程序编写与调试效率的提高具有重要指导意义。

T型角接头焊接热源模型研究

基于有限元软件ANSYS建立了T型角接头的三维热分析模型,阐述高斯热源模型、双椭球热源模型、均匀热源模型以及两种组合热源模型的分布函数形式,并应用各热源模型结合生死单元技术对T型接头焊接过程进行数值模拟,得到不同热源模型下的焊接动态温度场。通过对数值模拟结果的分析对比表明:高斯热源及高斯-双椭球组合热源模型的模拟熔池尺寸大小有限,使得焊缝不能达到完全熔化;双椭球热源、均匀热源模型及高斯-均匀组合热源模型能较真实地模拟焊缝熔合区的形状及温度场分布,其中应用均匀热源模型可达到更为满意的结果。

T形角焊缝接头的坡口角度研究

以工程机械常用的Q550高强度钢为母材,采用ER50-6和MK.G60-1焊丝,对20和30mm两种板厚的实验材料进行焊接,以T形角焊缝接头形式为研究对象,对不同坡口角度的接头形式进行弯曲试验和金相组织分析。结果表明,坡口角度为25°～35°时,焊缝具有良好的综合力学性能,同时比45°坡口角度的焊缝可减少焊接道数,从而约减少18.5%的焊接工作量。

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.

基于折合应力正面角焊缝T形焊接接头的尺寸设计

角焊缝接头在工程中应用广泛,由于焊缝接头应力分布不均匀,它成为结构的薄弱环节.焊缝折合应力是国际焊接学会推荐用于计算焊缝静载强度的,该应力公式反应折合应力与焊缝内部切应力与正应力的关系.文中以正面角焊缝T形焊接接头为分析对象,假设角焊缝断裂发生在折合应力最大值所在的截面,分析得出Q345正面角焊缝T形焊接接头最大折合应力与承载力和焊缝尺寸的关系.基于承载能力和等强度准则设计焊缝尺寸,并通过有限元软件对T形焊接接头进行数值模拟,其数值模拟结果与理论计算结果基本一致,说明基于折合应力设计正面角焊缝T形焊接接头焊缝尺寸是可行的.

钛合金T形结构激光-电弧复合焊接成形工艺

采用低功率激光诱导电弧复合热源对TC4钛合金进行T形结构件穿透焊接工艺试验。分析激光与电弧复合热源间距(D_(la))、冷填丝条件、热输入对T形件焊缝成形的影响规律,测试分析T形结构穿透焊接接头横截面形貌、微观组织、力学性能及断口形貌。结果表明,激光-电弧复合焊接方法可以实现钛合金T形结构正面及背面焊缝成形的精确控制。当D_(la)=2时使激光与电弧获得最佳的耦合效果,增强了复合热源的穿透能力,改善了焊缝背面成形;冷填丝的加入能够有效改善焊缝正面的咬边及烧穿问题;激光与电弧热输入的协调是实现焊缝正面熔宽控制的主要因素之一。

T型焊接接头疲劳性能研究

T型焊接接头在船舶与海洋工程结构中广泛应用,研究T型焊接接头的疲劳性能对于提高船舶与海洋工程结构的强度具有重要意义.针对工程中常用的四种焊趾形式的T型焊接接头,利用有限元计算和模型试验两种方法对其疲劳性能进行了研究.结果表明,平面型焊趾是较优的T型接头焊趾形式.

T型接头横向埋藏裂纹扩展特性

基于断裂力学理论和有限元分析,研究T型接头横向埋藏裂纹扩展特性,实现了双向拉伸载荷作用下T型接头横向埋藏裂纹扩展形状变化的数值模拟。结果表明:T型接头横向埋藏裂纹扩展至结构表面时的形状为近圆形,与裂纹埋藏位置和初始形状无关;埋藏于焊趾端部板材中的裂纹扩展快于埋藏于焊缝中的裂纹扩展。

焊接工艺对T形结构焊接变形的影响

对T形结构焊缝横向收缩和纵向收缩引起的弯曲变形进行了研究。实验材料为Q235B,焊接材料选用E4303,直径分别为2.5、3.2和4.0mm。实验结果表明,焊缝横向收缩引起的T形结构弯曲变形,对于底板尺寸600mm×100mm×(4～5)mm的T形结构,焊接线能量越大,产生的焊接弯曲变形越小;而焊缝纵向收缩引起的弯曲变形,随着焊接线能量的增加,焊接弯曲变形越大;在4100～5400J/cm线能量下,采用分散跳焊的焊接顺序所产生的焊接变形小,采用从一端连续直通焊时焊接变形最大。

Q460高强钢材及T形对接接头力学性能研究

为明确高强钢材焊接接头的脆变程度,针对Q460高强钢材及T形对接焊接接头进行试验和数值分析研究。分别从国产Q460钢板母材、热影响区和焊缝处取材,加工19个材性试件,进行单向拉伸试验;加工5个板厚及夹角不同的单面成形全熔透对接焊接T形接头,完成单向拉伸试验;对材性及接头试验结果进行精细化数值模拟,获取Q460钢材基本材性参数、断裂参数和应力-应变关系,分析T形接头试件的破坏模式、抗拉强度及断裂延性指标。研究结果表明:Q460高强钢母材强度符合我国钢结构设计标准要求,焊缝熔敷金属和热影响区塑性变形能力较母材略差。Q460钢T形焊接接头强度符合我国钢结构设计标准要求且有一定安全储备,破坏发生在母材中部,塑性变形能力取决于母材应力状态,基于VGM微观断裂预测理论,能有效预测T形接头断裂性能。

T型键在钢-混凝土组合桁架梁桥中的应用

钢-混凝土组合桁架梁桥中的钢结构与混凝土桥面板一般采用剪力群钉连接,为防止钢-混凝土组合桁架连续梁桥的负弯矩区的混凝土开裂,提出了一种新型纵向可滑动抗掀起连接键——T型键,以天津海河吉兆桥(三跨钢-混凝土组合桁架桥)为背景,阐述T型键首次在该桥中的应用情况。T型键是由2块钢板采用熔透焊焊接而成的T字形结构,在工厂内加工成型后,采用熔透焊将T型键焊接在钢梁上,并使用宽5cm的胶带缠绑3层,最后使用密封膏对T型键与钢梁焊接根部进行密封。施工后发现,混凝土桥面板与钢桁架产生了约1.5cm的相对错动,通过对该现象分析可知,T型键能有效地释放混凝土桥面的内部应力、提高组合桁架梁桥整体刚度,对防止桥面开裂起到关键作用。

T型焊接结构的角变形控制(英文)

T型焊接在船舶结构中的应用是非常广泛的。T型接头附近局部的加热及冷却使被焊结构产生残余应力及角变形。目前在船厂精度控制中,通常采用构件焊接后对某些部位进行火工校正的方法来控制残余角变形。论文提供了另外一种有效控制结构残余角变形的方法:对结构焊前施加弹性的反向角变形。文中首先利用热弹塑性有限元来模拟未施加反变形的结构的焊接过程,以估算残余角变形;然后模拟施加了弹性反变形的结构的焊接过程,并计算此时结构的残余角变形,以最终确定构件所需要的弹性反向角变形值。施加了弹性反向角变形的构件在焊接后无需进行火工校正。

钢结构T型贴角焊缝的超声波探伤

为了有效地监控T型贴角焊缝的内部质量,通过理论分析和可靠性试验,验证了T型贴角焊缝进行超声波探伤的可行性,确定了T型贴角焊缝超声波探伤的探头角度,设计制作了探头移动范围曲线(A-R)和闸门宽度范围曲线(A-S),使缺陷的判断简单化,并制订了该类焊缝的探伤工艺和缺陷的评定标准。

搭接接头与T型接头焊接角变形的分析

通过分析焊接残余角变形现有的几种计算方法 ,结合试验数据 ,指出搭接接头与T型接头焊接角变形的区别 ,给出了搭接接头焊接角变形的工程近似计算公式。