NUMERICAL SIMULATION OF STRESS-STRAIN DISTRIBUTIONS FOR WELD METAL SOLIDIFICATION CRACKING IN STAINLESS STEEL

This paper analyzed the characteristics of welding solidification crack of stainless steels,and clearly re- vealed the the of the deformation in the molten - the pool and the solidification shrinkage on the stress - strain fields in the trail of molten - weld pool.Moreover, rheologic properties of the alloys in solid - liquid zone were also obtained by measuring the hading and unloading deform curves of the steels.As a result, a numerical model for simulation of stress - strain distributions of welding solidifi- cation crack was developed. On the basis of the model,the thesis simulated the driving force of solidifi- cation crack of stainless steels, that is, stress - strain fields in the trail of molten-weld pool with fi- nite element method.

Stress/strain distributions for weld metal solidification crack instain less steels

This paper has simulated the driving force of solidification crack of stainless steels, that is, stress/strain field in the trail of molten pool. Firstly, the effect of the deformation in the molten pool was eliminated after the element rebirth method was adopted. Secondly, the influence of solidification shrinkage was taken into account by increasing thermal expansion coefficients of the steels at elevated temperatures. Finally, the stress/strain distributions of different conditions have been computed and analyzed. Furthermore, the driving force curves of the solidification crack of the steels have been obtained by converting strain time curves into strain temperature curves, which founds a basis for predicting welding solidification crack.

热循环下铝/钢连续驱动摩擦焊接接头应力应变分析

利用ABAQUS有限元软件,建立了一个新的连续驱动摩擦焊接头热-力耦合过程的数值模型,分析了试验过程接头温度场、应力应变分布规律,通过与实际试验结果的对比,验证模型的准确性。得出如下结论:热循环过程中,冷却及低温保温过程是热应力最大的阶段;接头颈缩形貌和产生位置与试验结果吻合较好,颈缩位置与实际试验相对误差为6%,颈缩现象的本质是铝在自由膨胀收缩时应力超过强度极限产生的塑性变形。在拉伸断口观察到解理断裂圆环,其位置、宽度与模拟结果的应变集中区域吻合度高。该模型较准确的模拟了连续驱动摩擦焊接头的热-力耦合过程,为实际生产和工艺优化提供了有力支持。

不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析

对不锈钢凝固裂纹的驱动力即熔池尾部应变场进行了模拟。首先 ,通过单元再生方案 ,消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响。其次 ,通过加大材料的线膨胀系数 ,考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响 ,最终得到了各种条件下的焊接应力 -应变场。此外 ,本文将机械应变随时间变化的关系曲线处理成机械应变随温度变化的关系曲线 ,从而获得了凝固裂纹驱动力 ,为凝固裂纹的预测奠定了基础。

基于ANSYS的中厚板焊接有限元三维数值模拟

基于大型有限元分析软件ANSYS ,对中厚板焊接的温度场和应力应变场进行三维数值动态模拟 ,并将计算量控制在可接受的范围内 .建模时采用两种单元结合以获得焊缝处细密、远离焊缝处粗略的不均匀网格 ,热载荷施加过程中采用余量控制法 ,应力应变场的分析采取了一系列非线性措施 .计算结果表明在焊接和冷却过程中角变形沿纵向并不总是线性分布的 .

异厚度铝合金薄板激光拼焊应力应变场数值模拟

利用ANSYS软件对异厚度铝合金激光拼焊的应力应变场进行三维瞬态有限元分析。为了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式以保证焊缝处网格足够细小。定义弹性模量E,线膨胀系数lα,泊松比μ等随温度变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化(BKIN),边界条件约束焊件的自由度以模拟夹具的作用。结果表明,由于厚度不同,薄厚两板应力应变场存在差异,薄板焊缝附近的应力场范围较大,变形比厚板复杂且比厚板大。利用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊板的残余应力,将模拟值与实测值进行对比分析,结果显示模拟值与实测值吻合良好。

焊接过程对焊接残余应力及残余变形的影响

采用热弹塑性有限元法 ,对直通焊和多人同时分段焊两种焊接过程的平板对接焊时焊接应力变形和圆柱壳板环缝的焊接变形进行比较 。

不锈钢焊接凝固裂纹的三维数值模拟

焊接凝固裂纹的产生与否取决于两个方面的因素,材料凝固裂纹阻力和凝固裂纹驱动力,凝固裂纹阻力可以通过实验方法来获得,而凝固裂纹驱动力主要采用有限元计算方法得到.本文通过对SUS310不锈钢,在裂纹敏感温度区间内,焊缝金属动态应力应变场演变过程三维模拟计算的研究,得到了10 mm厚板的凝固裂纹驱动力曲线.利用动态单元再生技术,解决了焊接凝固过程的三个因素-焊接熔池的变形、初始温度的变化和凝固收缩的影响.并且模拟计算得到的驱动力与实验测量的凝固裂纹阻力曲线进行了比较,预测了焊缝金属的凝固裂纹.

铝合金焊接热力耦合及凝固热裂纹敏感性分析

基于热传导方程及热弹性力学理论,建立了铝合金焊接热力耦合模型及有限元求解方法,利用红外线热成像仪实测温度场结果来修正高斯热源模型参数,确定了给定焊接参数的高斯热源模型。将温度场计算结果作为焊接热力计算的输入条件,得到焊接过程热冲击作用下的焊接结构应力应变场。通过计算分析,获得了给定焊接参数的铝合金结构在凝固裂纹敏感温度区间内的应力应变分布规律,并结合裂纹驱动力曲线,分析了不同焊接速度及电流下的凝固热裂纹倾向性。研究结论可以为进一步分析铝合金焊接热裂纹热力学特性提供参考。

焊接凝固裂纹的数值模拟与预测

研制了一个焊接凝固裂纹数值模拟软件系统。该软件系统可以模拟和预测二维焊接构件是否产生焊接凝固裂纹。首先,系统的前处理部分可以帮助用户对工件进行网格剖分,计算电弧热输入,计算焊缝金属的单元“死”、“活”时间,输入材料性能参数并生成输入卡片。其次,依据生成的输入卡片,该软件系统可以连接Adina&t有限元软件,并对焊接凝固裂纹的温度场和应力、应变场进行模拟计算。然后,系统的后处理部分可以对计算的数据进行处理,并把处理后的结果以平面曲线、云纹图和三维立体图的形式提供给用户。最后,系统还可以把横向可调拘束试验得到的材料的凝固塑性曲线处理、回归成材料的凝固裂纹阻力曲线并将其与计算得到的材料的凝固裂纹驱动力曲线放在同一图形中进行对比,通过对比可预测焊接过程中是否产生凝固裂纹。该软件系统主要采用Visual Basic语言研制,并利用Matlab和Matrix VB软件中的图形函数和矩阵运算函数实现图形的显示。

钽薄板小间隙TIG氦弧对接焊应力应变场的数值分析

针对钽薄板小间隙TIG氦弧焊接的特点,基于有限元分析软件ANSYS,在计算温度场的基础上,采用温度场与应力场间接耦合的方法,对钽薄板小间隙TIG焊接过程中应力应变场进行三维数值动态模拟,分析了间隙存在时工件在热应力作用下应变场的分布情况。计算结果表明在输入有效热量较少时,工件受热应力的作用不明显,应变场变化不大;随着输入有效热量的增加,热应力作用逐渐加强,工件的应变场变化明显,应变速度加快;当工件的温度场达到准稳态时,热应力影响再次减弱,应变速度趋于平缓。工件的最大应变值发生在电弧有效作用范围之内,应变值沿焊接方向随热应力作用的减弱而减小。

焊接数值模拟技术的发展现状

介绍了焊接数值模拟技术在焊接接头微观组织分析、焊接温度场分析、焊接应力应变分析、氢扩散分析方面的研究现状,并对焊接数值模拟技术在这几方面的模拟方法、原理及模型的建立进行了较为详细的介绍,最后,对我国焊接数值模拟技术的发展进行了展望。

焊接凝固裂纹驱动力的分析与模拟

分析了焊接构件中熔池变形及凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响，建立了不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场的数值模拟模型，并对凝固裂纹的驱动力进行了计算。通过单元再生方案，消除了焊接构件中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响；通过增大材料的线膨胀系数，考虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响，最终得到了各种条件下的焊接应力－应变场。

典型飞机构件焊接数值模拟系统研制

针对典型飞机焊接构件,研制焊接热过程、应力应变以及变形的模拟系统.提出并利用面向网格划分的数据抽象造型方法,实现模拟过程的自动化.解决一般有限元软件模拟飞机构件焊接温度场和应力/应变场过程中操作繁琐的问题.系统采用面向对象方法设计.利用文中系统,用户只需输入构件模型几何参数,网格尺寸、热源参数、装夹位置和焊接顺序.这些参数经过系统核心类计算,生成温度和应力/应变模拟的自动化信息.自动化信息由系统转化为Marc的命令流文件,自动被导入到后台运行的Marc中计算,并对结果分析,实现对典型飞机构件焊接温度、应力/应变以及变形预测和分析.

数值模拟在焊接中的应用分析

焊接是一个复杂的物理化学过程,传统的试验方法研究焊接现象不仅成本高、效率低,而且其应用存在一定的局限性,但单纯采用理论方法又很难准确地解决生产中存在的实际问题。借助计算机技术对焊接现象进行数值模拟,可以研究各种复杂的焊接问题,对焊接结构生产具有重要的指导意义。讨论焊接数值模拟技术的基本原理和主要模拟方法,综述数值模拟技术在焊接温度场分析、焊接应力应变分析、焊接冶金和焊接接头组织性能分析方面的应用及研究现状,指出了焊接数值模拟技术的主要发展方向。

搅拌摩擦焊数值模拟的发展现状

自英国焊接研究所(TWI)发明了搅拌摩擦焊接技术以来,它已经被广泛应用于各领域,而且随着研究的深入,其应用范围不断扩大,多个国家的相关人员对各种不同材料的搅拌摩擦焊已进行了深入的试验研究,可是在数值模拟方面却刚刚发展起来,文中对搅拌摩擦焊数值模拟的三个方面(温度场、应力应变场和速度流场)进行了简述。

线性摩擦焊接热力耦合行为及其研究现状

线性摩擦焊接技术作为一种典型的固相连接技术,以其自身绿色、高效、优质的技术优势,已经成为当今国际上高性能航空发动机整体叶盘的关键制造技术。线性摩擦焊接是在方向交变的振动摩擦作用下将机械能转变为热能,使材料达到高温塑性状态实现焊接的过程,其中热力耦合是摩擦焊接过程的核心,其行为决定了线性摩擦焊接头组织和性能。通过总结线性摩擦焊接过程中热力耦合行为及其相关研究方法,较为全面地阐述了线性摩擦焊接热力耦合各个物理场的国内外研究现状,为进一步开展线性摩擦焊热力耦合分析提供指导,最后讨论了线性摩擦焊接热力耦合研究中的不足与发展前景,以期为今后研究提供参考借鉴。

矿用中部槽焊接工艺数值模拟分析研究

整体铸焊封底式矿用中部槽焊接温度场分布变化与应力场不均匀产生焊接变形影响中部槽焊接制造精度,较大温度梯度是导致焊件焊接变形和焊接残余应力的根本原因。中部槽焊接过程中,温度和应力无规律变化无法准确得到焊接温度场和应力场解析,大多数学者往往想通过试验的方法获得应力解析,利用试验方法和高温区测量也存在一定程度的困难。所以数值模拟技术成为研究中部槽焊接温度场和应力场的主要和必然手段。本文主要针对矿用中部槽焊接变形控制与工艺数值模拟分析研究。