基于Shell-Solid单元混合建模技术的焊接数值模拟方法

针对焊接数值模拟的体单元模型计算效率低和壳单元模型计算精度低的问题,本文提出了一种焊接过程数值模拟的Shell-Solid单元混合建模方法。以平板对接焊为例,分别采用Shell单元、Solid单元和Shell-Solid单元混合建模,开展了焊接温度场和结构热力耦合响应的数值模拟,对比分析了温度场、应力场及计算效率。结果表明:混合模型既保证了焊接温度场和结构响应的计算精度,又保证了计算效率,是一种值得深入研究的焊接模拟建模方法。

波形钢板墙与框架柱搭接焊连接力学性能数值模拟

波形钢板墙与框架柱连接方式,类似于平钢板剪力墙与框架柱的连接方式,即采用搭接焊连接。对于能否采用单侧搭接焊连接满足剪力墙抗剪连接强度要求,通过整体壳单元模型进行抗剪数值模拟,并利用双侧角焊缝与单侧角焊缝进行对比分析。结果表明,单侧角焊缝具有较好的传力性能,能满足钢板剪力墙连接抗剪性能不低于墙体本身抗剪性能的规范要求。

空心焊接球壁厚减薄机理与影响因素分析

焊接球在制造过程中,常出现壁厚减薄现象,严重影响接头的极限承载能力。依托大英县特色农产品展销基地及配套设施建设项目,建立了壳单元模型和实体单元模型,分析了空心焊接球的制作工艺及其壁厚减薄率过大的内在机理,探明了空心焊接球不同节点处的应力和厚度分布规律,为空心焊接球施工提供参考。

基于体壳耦合模型的钛合金薄板激光焊接变形分析

针对钛合金薄板激光焊接变形的数值模拟提出了一种高效体壳耦合模型,即在近缝区采用实体单元以充分表征焊接过程中板材厚度方向的热/力学不均匀性,在远离焊缝区采用壳单元建模以减小单元数量,在两种单元的界面建立接触并采用MPC算法进行焊接变形计算.采用体壳耦合模型与三维实体模型分别计算了0.8 mm厚TC1钛合金激光焊接变形.结果表明,两种模型的计算值均与试验测量值相近,但体壳耦合模型耗时仅为三维实体模型的30%左右,表明体壳耦合模型在保证计算精度的前提下能显著提高计算效率.

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。