钢箱梁面板与U肋焊接残余应力的分布特性

为研究残余应力场对钢箱梁疲劳性能影响效应,以港珠澳大桥正交异性钢桥面板为例,采用数值模拟的方法,研究了正交异性钢桥面板焊接全过程及残余应力分布特性,分析了板件参数对残余应力的影响效应,得到钢箱梁确定正交异性钢桥面板焊接残余应力分布的经验公式.研究结果表明:采用ANSYS热-结构弱耦合数值模拟方法可反映实际焊接过程中残余应力场的分布;焊缝区域残余应力峰值受板件参数影响较小,横向最大残余应力约为300 MPa;沿板厚方向焊接残余应力符合正弦分布,表明采用正弦函数作为其经验分布模型是可行的.      

厚钢板对接焊缝残余应力的数值模拟

基于ABAQUS及其子程序DFLUX,采用热力间接耦合法,对不同厚度尺寸的Q345B厚钢板的对接焊缝进行了三维模拟分析,得到了焊接的温度场分布和最终焊接残余应力分布.结果表明：构件表面焊接残余应力大于中间面;表面纵向和横向残余应力都有一定的规律;对接焊缝沿纵向焊接残余应力随着板厚度的增加而增加,这种增加的趋势对厚度小于70 mm的钢板很明显,对70～80 mm的钢板不明显;而横向残余应力随钢板厚度的增加变化不显著.     

High temperature indentation test to improve constitutive model for welding simulation

The high temperature gradients experienced during fusion welding lead to a local dilatation and metallurgical transformations that generate inhomogeneous plastic deformation, residual stresses and distortions in the welded parts which can affect the service life of the structures. To predict such residual stresses and distortions, finite element analysis is nowadays widely used. This work reports a 3D finite element model for welding simulation. The proposed model is based on semi coupled thermo-mechanical analysis using a double ellipsoidal model of heat source. Firstly, a disk heated in its central zone is investigated. Secondly the validation concerns the simulation of a fully 3D two pass butt weld. The idea in this work concerns the calibration of the heat source parameters with the help of the inverse analysis to improve the heat flow predictions. For the stress analysis, an annealing temperature is introduced to force the material to lose its hardening memory above a given temperature. The predicted residual stresses as well as the predicted distortions are found to be sensitive to the annealing temperature.     

Numerical Study of the Plastic Behaviour of a Low Alloy Steel during Phase Transformation

IntroductionItiswellknownthaphasetrapsformationsplayanimPortantroleontheresidualstressesandstrainsinducedbythermalprocessessuchasweldingandquenching.lnthispaPer,wefocusourattentiononthebehaviourofsteelsduringphasetransformations.AtheoreticalaPproachhasbeenachievedbyLeblondetal[1]andhasledtOamacroscopicmodelinthecaseofideal-plasticphases[2][3].Thenthemodelhasbeengeneralizedtotakestrainhardeningphenomenaintoaccount[4].ThetheoreticalaPproachhasbeenassessedandcompletedusingflniteelementsimulati…     

Development of Thermal Process and Numerical Modeling

IntroductionWithinrecentdecade,thenumericaIsimulationhasbeenrapidlyachievedandhasaPpliedtothermalmanufacturingprocess.ThephasetransformationiscomplicatedbythefactthatthereareseveralmicrostructuralscaIestoconsideHl1-I4].InordertorevealtheruIeofcomplexphasetransformation,itisnecessarytousethetoolofnumericalsimulationtomodelandcontroltheoverallprocessofphasetransformation.NowthecomputersimulationcangetsomereasonabIeresultSinmanyaspectsofthermalmanufacturingprocess:e.g.,thesimulationoftemperat…     

基于BP神经网络的DSS焊接应力和收缩变形预测研究

针对川东造船厂化学品船建造中使用特种钢——2205双相不锈钢(DSS),在其焊接试验的基础上分别建立了双相不锈钢焊接应力和收缩变形的BP神经网络预测模型,并与多元线性回归方法进行比较,较好地模拟了焊接残余应力和变形与板厚、焊接电流、电弧电压、焊接速度等工艺参数之间的非线性关系。预测结果表明,BP神经网络比多元线性回归在预测精度和泛化能力上都有很大的提高。     

X65管线厚板控制冷却时的相变效应

为明确相变效应对X65管线厚板控制冷却的影响,通过开发线性混合热膨胀模型、拓展Avrami相变动力学模型和应用Leblond模型建立了热力耦合有限元模型.用该模型研究了X65管线厚板在上下层流冷却系数分别为3和1 kW/(m2.K)的非对称控制冷却时,相变效应对温度、残余应力和应变的影响.结果表明:相变期间,潜热减缓心部和下表面的冷却速度达50%、25%;潜热和TRIP效应分别产生峰值为89、-89 MPa,并且130、-170 MPa的应力可减小整体残余应力;相变膨胀产生峰值为723、-479 MPa的组织应力决定了整体残余应力大小及分布.     

Computer simulation of microscopic stress distribution in complex microstructure using a phase field model

Microscopic stress distribution in a metallic material which has complex microstructure is simulated using a phase field model. The fundamental equations which take into account the coupling effects among phase transformation, temperature and stress/strain are used, while thermal effects are neglected to focus on the volumetric change due to phase transformation in this paper. A two-dimensional square region is considered, and the evolution of microscopic stress and the resultant residual stress distribution are calculated using the finite element method. As the phase transformation progresses and grains grow larger, stress is generated around the growing interface. When a grain collides with another one, specifically large stress is observed. Residual stress is finally distributed in the microstructure formed, and apparently large stresses are retained along the grain boundaries. Subsequently, dependency of the stress distribution on microstructure pattern is investigated. First, variously sized square grains are tested, and it reveals that the maximum stress tends to decrease as the grain size becomes smaller. Next, the shapes of the grains are varied. As a result, the stress distribution is remarkably affected, while the maximum stress value does not change so much. More complicated grain arrangement is finally tested with eight or nine grain models. Then, it is revealed as a common feature that large stress is generated along the grain boundaries and that the stress distribution is dependent on the grain arrangement.     

基于ANSYS汽车后桥壳体焊接温度场有限元分析

对汽车后桥壳体进行焊接温度场有限元分析和模拟,建立有限元方程,利用APDL语言编制了相应的程序,在程序中考虑了材料热物性参数的温度相关性、熔化潜热以及对流等对温度场的影响.     

焊接修复对铁素体不锈钢焊接接头组织和性能的影响

通过拉伸、弯曲、冲击、硬度、金相组织分析等试验,对不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊接接头的组织和性能进行研究.试验结果表明:焊修一、二次对T4003铁素体不锈钢焊接接头的抗拉、弯曲和冲击性能均影响不大;不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊缝的显微组织为奥氏体+δ铁素体;熔合区的显微组织为铁素体+马氏体,晶粒粗大;母材的显微组织为块状铁素体,沿轧制方向成条状分布.焊接修复对T4003铁素体不锈钢焊接接头的粗晶区宽度、晶粒度与马氏体含量的影响不大.不同焊修次数T4003铁素体不锈钢焊接接头焊缝的显微硬度相近,母材显微硬度大致相同,热影响区显微硬度的变化不大.     

WELDOX960E高强钢手工电弧焊焊接接头组织与力学性能

通过拉伸、弯曲、冲击、硬度和金相组织分析等试验,对手工电弧焊焊接WELDOX960E高强钢焊接接头组织和力学性能进行研究.研究结果表明：采用Phoenix SH Ni2 K130焊条、手工电弧焊焊接WELDOX960E高强钢时,可以获得拉伸、弯曲、冲击性能良好的接头;其焊缝组织为针状铁素体与粒状贝氏体的混合分布;熔合区及粗晶区组织为板条马氏体和少量白色M-A块区;正火区组织为块状铁素体、粒状贝氏体和珠光体;母材显微组织为回火索氏体;WELDOX960E高强钢焊缝硬度为270 ～ 300 HV,且距离熔合线30 mm处出现软化区.     

Calculation of Transient Stress Field During Laser Transformation Hardening Process

IntroductionHighpowerCOzlaserssdsetransformationhardeningtechniquehasbeensuccessfullyusedinindusnyforWYears.BecausethetemPeratUrefleldislocalizedinmaterialdurllglasertransfonnationhMngProcess,highthermstrCsswillgenerateinmatgrialduringlasertfansformationhardeningProcess.Therisalsohighresidualstressinmaterial,bothintCnsionandcomPression['-'].ComPressresidualstressishelptoincreasethefatigueldrimeofthelasertreatedmaterial,butthetensilestresswillshortenthefatiguelifetmeofthelasertreatedmator…     

用数值模拟方法优化列车转向架侧梁焊接工艺的研究

基于ANSYS平台热弹塑性有限元分析,利用APDL语言,采用单元生死技术模拟焊缝形成过程,对B型列车14t转向架侧梁的焊接残余应力与变形进行了模拟。结果显示,侧梁沿x方向（即焊缝方向）产生了收缩,两端向中心的收缩量大致相等,其值分别为0．846mm和-0．935mm;在Y方向上,上盖板沿Y的负方向产生了较大的变形,其值为-1．548mm,下盖板的位移较小,最大值仅为0．213mm;z方向上,由于约束较强,其变形值较其它方向相比大约小一个数量级。等效残余应力在焊缝上最大,其峰值约为270MPa,随着与焊缝中心距离的增加,其值迅速减小。总体而言,模拟结果符合焊接理论,且与实际情况吻合,证明了用数值模拟方法进行焊接工艺优化的可行性。     

履带板加热器消除焊接残余应力的试验研究

测试了履带板加热过程中温度沿钢板厚度方向的分布，并用小孔释放法测试了补焊试板在焊态、经履带板加热以及炉内加热后残余应力的分布．结果表明，履带板加热时所需加热时间较长，但温度沿试板厚度方向梯度小，截面温度分布均匀；履带板加热器消除焊接残余应力效果与炉内加热相当．     

腭穹隆形态对无牙上颌应力分布的三维有限元分析

目的研究腭穹隆形态对无牙上颌应力分布的影响。方法模拟五种咬合状态,对尖、平、凹三种腭穹隆形态无牙上颌的三维有限元模型进行加载。结果在五种加载条件下,三种腭穹隆形态无牙上颌的唇系带切迹区及牙槽嵴顶区为压应力集中区。在所有加载方式下,凹型腭穹隆形态无牙上颌的唇系带切迹区、上腭区及牙槽嵴顶区压应力峰值均高于平型,尖型最低。结论腭穹隆形态对无牙上颌的压应力分布状况无明显影响,对各压应力区应力值大小有影响;无牙上颌压应力的分布及大小与加载方式有关。     

观音岩大桥锚拉板区域焊接应力试验

针对钢结构斜拉桥索梁锚固区域焊接应力较为集中的特点,以重庆江津观音岩大桥索梁锚固区域为研究对象,制作了三个足尺比例的试件,对锚拉板区域相关焊缝的残余应力进行试验研究。结果表明,锚拉板区域各条主要焊缝都不同程度地存在着焊接残余应力,局部地方接近屈服强度。研究分析了锚拉板区域各类焊缝的残余应力特征、分布规律、产生原因及影响因素,并提出相关的意见和建议,为同类桥梁索梁锚固区域的设计和制作提供科学的依据。     

钢结构桥梁中特厚钢板焊接应力动态数值模拟分析

钢结构中特厚钢板焊接应力的理论分析一直为人们所关注。基于有限元软件ANSYS,采用高斯热源模型加热,利用生死单元,动态模拟分析80 mm特厚钢板对接焊过程中,对多层、多道焊的温度场进行加热模拟,实现焊缝的动态生成,跟踪应力场的变化情况。分析结果与重庆观音岩长江大桥构件焊接试验结果基本一致,为特厚钢板构件的设计和制作提供有实用价值的参考依据。     

基于Simufact的焊接应力的对比分析

焊接部位要经历不均匀的加热和冷却历程,最终在焊接结构中产生应力,焊接应力会导致焊接接头产生冷、热裂纹等缺陷,焊接结构破坏事故许多是由焊接应力和变形所引起。因此,为了提高焊接结构的质量和使用性能,简化焊条电弧焊焊接的实验过程,本文运用Simufact-Welding软件对Q345钢的T形接头进行平焊仿真,对比分析了焊件不完全约束和完全约束两种方法下在焊接过程中和冷却过程中熔合线处的应力。结果表明：该仿真过程中,其它参数相同的情况下,不同的焊件装夹方法得到不同结果的焊接应力,焊接过程中,两种方法下大部分熔合线处的等效应力的最大值大于Q345的屈服强度,焊件不完全约束方法下大部分熔合线处的残余应力大于Q345的屈服强度,焊件完全约束方法下大部分熔合线处的残余应力小于Q345的屈服强度。     

焊接残余应力对动车组铝合金车体疲劳强度的影响

采用热-弹塑性法和固有应变法计算了动车组铝合金车体对接接头的残余应力, 并进行了对比, 以验证采用固有应变法计算残余应力的合理性; 建立了车体的板壳有限元模型, 参照标准《铁路应用—铁路车辆车体的结构要求》 (EN 12663), 确定车体服役状态的疲劳载荷工况, 采用惯性释放法计算了车体有无残余应力的疲劳强度; 根据最大主应力原则, 将车体多轴应力转化为单轴应力, 得到焊缝和母材关注点的平均应力和应力幅值; 结合铝合金车体材料性能参数绘制了Goodman疲劳曲线, 计算了每个关注点的可靠性安全系数, 分析了残余应力对车体疲劳强度的影响。分析结果表明: 焊接残余应力对母材关注点影响不大, 其可靠性安全系数降幅小于5%;焊缝关注点的平均应力增加量可达25 MPa, 其可靠性安全系数降幅超过50%, 最大为54%, 使得车体容易疲劳失效; 残余应力对焊缝关注点最大主应力的方向有明显的改变。     

AN FEM MODEL OF BUCKLING DISTORTION DURING WELDING OF THIN PLATE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｂｕｃｋｌｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓａｒｅｏｆｔｅｎｏｂｓｅｒｖｅｄｉｎａｔｈｉｎ－ｗａｌｌｗｅｌｄｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｔｉｓｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｃｅｔｏｐｒｅｄｉｃｔａｎｄｐｒｅｖｅｎｔｓｕｃｈｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｓｃａｕｓｅｄｄｕｒｉｎｇｆｕｓｉｏｎｗｅｌｄｉｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎ－ａｌＦＥＭａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅ－ｈａｖｉｏｒｓｉｎｗｅｌｄｉｎｇｈａｖｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｃｈ…