固定热源长度对T型接头焊接变形及残余应力精确预测的影响

用固定热源预测焊接结构的变形与残余应力,相比移动热源可有效地提升计算效率,但热源长度对计算精度的影响少有讨论。对此,以Q235钢T型焊接接头为研究对象,分别采用X射线法和三坐标测量仪测量接头的残余应力和焊接变形。基于热-弹-塑性有限元分析,采用不同分段长度的固定热源模拟电弧焊过程,获得接头的温度场、应力场和焊接变形,并通过和移动热源模拟结果及试验数据进行比较,验证了固定热源的可行性。最后,讨论了固定热源长度对焊接变形与残余应力计算精度的影响。结果表明,采用移动热源与固定热源模拟焊接热输入均可精准预测中厚板接头的焊接变形,而采用固定热源需合理划定分段长度。当固定热源长度更接近移动热源的瞬态熔池长度时,所预测的变形数值更准确。固定热源长度的缩短,引起描述热源作用所需时间的延长和接头“几何端部效应”加剧,焊缝处纵向残余应力的预测精度降低,对横向残余应力的影响较小。     

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律.分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因.结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力.而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置.合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响.     

船体结构T型接头焊接变形预测及控制研究

T型接头的焊接变形会对船体结构件的安装以及强度安全等方面带来不利影响,基于SYSWELD有限元分析软件,利用热弹塑性非线性有限元计算方法并选取双椭球体积热源模型,模拟T型接头开单边V型坡口时的焊接变形。基于预测结果,提出改变焊接顺序来控制焊接变形,通过对四种方案下焊接变形结果的对比确定了最优方案并进行了理论分析,为实际生产过程中焊接变形的预测和控制提供了理论指导。     

焊接预测理论和数值模拟技术的发展

介绍了焊接预测理论和数值模拟技术的最新发展和动向,包括焊接熔池中的流体动力学和传热分析。焊接电弧的传热传质过程,焊接冶金和焊接接头组织性能的预测。焊接变形与应力的预测,焊接接头的力学行为以及特种焊接过程的数值模拟等。     

高强度船体结构用钢EH36超厚板焊接工艺研究

为研究船用高强钢EH36 100 mm厚拼板平对接焊焊接工艺,应用埋弧自动焊,选择合适的焊接参数,制定焊接工艺,对焊接接头进行力学性能试验,试验结果证明,该工艺能满足深水三用工作船对船体局部强度的要求,成功解决了船用高强钢超厚板的焊接工艺难题。     

船舶和海洋结构物建造中的计算焊接力学进展

针对薄板结构的失稳现象,基于固有变形理论和弹性有限元分析,预测其焊接失稳变形分布、失稳变形模态及对应临界失稳条件;针对海洋平台中厚板的多层多道焊问题,热弹塑性有限元分析需要消耗大量的计算机资源以及计算时间,且计算精度不易确保,这就需要应用更先进的数值分析方法进行研究,若得到焊接残余应力的精确分析结果,则可用于焊接接头和结构的强度、断裂等性能的评估。总结当前轻量化造船中薄板结构的焊接失稳变形,以及海洋平台用大厚板结构多层多道焊的残余应力等计算焊接力学的进展,并归纳了影响焊接接头力学性能的因素。     

球墨铸铁—碳钢填料碳弧焊

在生产上经常遇到球墨铸铁和碳钢间的焊接问题,由于球墨铸铁和碳钢材质上的根本区别,焊接存在一定困难。采用加填充材料的碳弧焊接方法,配合必要的工艺措施效果较好。球铁-碳钢焊接的成败,主要取决于焊接方法、焊接填充材料以及焊接时的热输入量。其原理是:预先把定量的填料放进焊接接头,采用一般的弧焊机,普通的碳精或石墨棒作电极,引燃电弧作热源,使金属填料吸收电弧热量熔化并与母材良好结合成为接头。     

高强度桩腿齿条厚板切割数值仿真研究

建立了适用于高强度海洋平台桩腿齿条厚板氧乙炔切割的预热热源与燃烧热源叠加的新型复合热源模型。确定了热源模型中各类参数,应用Jmatpro计算NV E690的热物理性能参数,并根据金属学的知识,对计算结果进行修正。利用大型弹塑性有限元分析软件 ANSYS 数值模拟桩腿齿条厚板的切割过程,并与实际加工实测数据对比,验证了材料的热物理性能及热源模型的可靠性。     

船舶十字焊接接头在不同位错精度下应力集中系数的有限元计算

研究了船舶十字焊接接头在不同位错精度上的力学性能。建立了船体十字焊接接头有限元应力分析的力学模型，利用增量法，对由２１．５ｍｍ，２５ｍｍＢ级船用钢组成的船体十字焊接接头进行了平面应变的有限元应力弹塑性分析；研究了不同位锚精度下十字焊接接头的应用力集中系数，并分析了不同焊角尺寸对十定焊接接头应力集中程度的影响，这将对制订更为合理的船舶结构十字接头位错精度标准提供了可靠的依据。     

45mm厚板EH36级钢SEGANC法焊接工艺试验及应用

集装箱船的大型化和快速、经济的航运要求,使集装箱船船体结构更多采用厚板高强度钢。厚板高强度钢高效焊接工艺研究成为3500TEU集装箱船关键建造工艺研究的重要课题。SEGARC法可以实现厚板立焊自动单层高效焊接。采用合适的TMCP铜、低温焊接材料及适当工艺措施,可以解决大热输入量SEGARC法焊接接头韧性下降问题。     

工艺参数对平板对接焊温度场及残余应力的影响

焊接变形和残余应力对集装箱船的建造质量有着重要影响，通过优化焊接工艺可以有效提高其结构的焊接质量。为选择合理的焊接工艺参数，文章基于ANSYS软件，建立了船舶平板对接焊的有限元分析模型，采用高斯热源模型，对接头的温度场及应力变形进行了数值模拟，并将焊接电流、焊接速度和板厚对平板对接焊残余应力场及变形的影响规律进行了分析和总结，对实际生产中集装箱船结构焊接质量的控制具有一定的参考价值。     

船舶甲板分段纵骨焊接变形和残余应力数值模拟

基于非线性分析软件Abaqus,采用顺序耦合的热弹塑性有限元方法研究典型船舶甲板分段纵骨焊接的变形与残余应力问题。焊接过程中的温度场分析采用具有截面积分shell单元的shell/solid模型,移动热源为高斯分布与均匀体组合热源,材料考虑应变随温度变化的特性。通过与T型接头焊接实验结果对比,验证了方法的可靠性。在此基础上,计算分析了甲板分段纵骨焊接的整体变形和局部板格变形,并讨论了外板纵向和横向焊接残余应力分布规律。     

45mm厚板EH36级钢SEGARC法焊接工艺试验及应用

集装箱船的大型化和快速、经济的航运要求,使集装箱船船体结构更多采用厚板高强度钢.厚板高强度钢高效焊接工艺研究成为3 500TEU集装箱船关键建造工艺研究的重要课题.SEGARC法可以实现厚板立焊自动单层高效焊接.采用合适的TMCP钢、低温焊接材料及适当工艺措施,可以解决大热输入量SEGARC法焊接接头韧性下降问题.     

气电立焊技术在散货船生产中的应用

针对散货船大合拢生产,编制了垂直气电自动焊焊接操作工艺,并进行工艺认可试验,以EGW技术代替传统的人工焊接技术,实现了厚板立缝的一次焊接成形技术,对提高散货船建造及各种钢结构厚板焊接施工工艺水平,提高焊接质量和生产率,减轻工人劳动强度具有重要意义。     

水火弯板温度场的数学模型

本文分析了水火弯板的热过程特点。应用移动热源理论，建立了求解薄板、中厚板和厚板温度场的数学模型。考虑分布热源和材料热物性对温度场的影响，研究了求解温度场的数值方法。最后介绍了水火弯板瞬态温度分布的测试原理，给出实验和计算结果，并分析了模型的误差原因。     

20000TEU集装箱船抗扭箱结构的焊接变形预控

抗扭箱作为20000TEU超大型集装箱船的关键结构,由于其组成的板材较厚且与集装箱直接接触,因此需严格控制该结构的面外焊接变形。采用基于固有变形理论的弹性有限元分析,预测抗扭箱的焊接变形,且与实际测量结果比较吻合;通过设计大厚板的非对称X型坡口来控制面外变形,结果表明：采用非对称设计的X型焊接坡口更有利于减小变形,仅需一次翻身、提高生产效率。在不考虑装配间隙时,基于高效的热-弹-塑性有限元计算归纳出超厚板(40mm~85mm)的最佳正反面坡口深度比;而考虑实际生产中的装配间隙时,最佳正反面坡口深度比与板材厚板呈非线性关系。最后将考虑装配间隙时,优化的非对称坡口焊接接头应用到抗扭箱结构中,面外焊接变形减小明显,有利于指导船厂的实际生产。     

超大型集装箱船厚板焊接技术改进及TOFD与PAUT联合探伤技术的运用

在超大型集装箱船建造过程中,厚板焊接质量是全船建造质量和建造周期控制的关键。围绕船体建造阶段厚板焊接工作量大、厚板散热快、预热要求高等难点,通过对厚板区域焊缝产生的缺陷进行数据收集、整理及分析,对现场技术施工进行研究与改进,并结合超声探伤新技术的应用,找出合理的解决方案及指导焊接施工的正确方法,从而提高了2.1万TEU超大型集装箱船厚板区域焊缝超声探伤的一次合格率。     

船体厚板焊接过程的多道填充建模仿真方法研究

船体厚板焊接难度大,为预报厚板焊接过程中的温度、应变和变形,选取对接焊和角接焊两种典型焊缝形式,焊接过程采用多道焊接填充建模的方法,并对网格划分进行适应性处理,按照热弹塑性有限元方法的步骤对典型焊缝模型进行温度场和应力场的计算,并与文献中的实验数据进行对比分析,验证多道焊接填充建模方法在厚板焊接弹塑性仿真过程中的有效性,研究结果可以为厚板焊接仿真和厚板焊接工艺制定提供参考。     

船用铜镍合金管焊接工艺研究

通过对铜镍合金新材料的焊接性能分析，本文介绍了对船用海水冷却管的各种接头进行的焊接工艺试验和研究的结果及应用情况。     

港机结构件焊接残余应力的调控与消除

简要分析了港机主要结构件制造中焊接残余应力的形成过程，并对常用的调控和消除焊接残余应力的工艺措施所依据的原理作了评述。研究试验结果表明，用减低自重拘束法该法可明显降低中厚钢板对接接头上的焊接残余应力。