焊接顺序和反变形量对电机吊架补强焊接残余应力与变形的影响

为满足复杂工况下电机吊架强度要求,根据补强设计方案,需在其上盖板与立板处进行补强焊接.补强焊接过程中,要求焊接变形量不超过电机吊架设计使用要求,即0.3 mm误差.借助有限元数值仿真方法,研究电机吊架在返修补强过程中不同焊接顺序和反变形量对其焊接残余应力和变形的影响,通过对两种不同焊接顺序和三种反变形量进行仿真模拟,获得了可行最优焊接方案,对电机吊架返修补强焊接具有一定的实际指导意义.     

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.      

顶板-U肋焊缝焊接残余应力的分布特征分析

为研究顶板-U肋焊缝焊接残余应力的分布特征,利用ABAQUS有限元软件建立顶板-U肋足尺模型,采用生死单元法和热力耦合分析法对焊接过程进行模拟,明晰结构整体残余应力分布。研究结果表明：在增大焊接有效功率后可增大焊缝熔池面积,但功率过大会导致焊根烧穿,为获得合理有效的功率应将电流控制在300 A、电压控制在30 V左右;顶板-U肋纵向残余应力在焊缝及近焊缝区域为拉应力,远离焊缝区域为压应力并趋近于0。横向残余应力在焊根、焊趾处数值最大,相应部位存在疲劳开裂风险,近焊缝区域焊根应力大于焊趾应力,远焊缝区域焊趾应力大于焊根应力。基于分析结果,总结顶板-U肋焊缝各部位残余应力分布的特征规律,研究结果可为顶板-U肋焊接参数的优化设计与残余应力调控提供参考。     

斜拉桥钢桥面板顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群数字疲劳试验

为研究多场耦合作用下斜拉桥钢桥面板疲劳裂纹的扩展机理,建立了跨尺度斜拉桥全桥数字疲劳试验模型;通过模拟顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处多道焊缝的焊接全过程,将焊接残余应力引入数字疲劳试验模型中;基于扩展有限元法,在多场耦合作用下对顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处典型疲劳裂纹进行扩展机理的数字断裂参数分析与扩展行为的数字疲劳试验。研究结果表明：在顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处存在较大的残余拉应力,其最大值接近钢材的屈服强度,焊接残余应力对钢桥面板疲劳性能的影响不可忽略;后续焊缝会影响已有焊缝区域的应力场分布,在分析计算多道焊缝影响区域的焊接残余应力场时,需模拟多道焊缝的焊接全过程;在恒载应力场、活载应力场和焊接残余应力场的多场耦合作用下,按复合型裂纹扩展的工程准则,顶板-U肋-横隔板过焊孔细节群处4种典型疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅均大于疲劳裂纹扩展阈值,均将在疲劳循环荷载作用下发生疲劳扩展;在多场耦合作用下,过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊趾处疲劳裂纹和U肋侧焊趾处疲劳裂纹均为以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合裂纹,Ⅱ型和Ⅲ型裂纹的影响不容忽略;过焊孔上方顶板-U肋连接焊缝的顶板侧焊根处疲劳裂纹和横隔板过焊孔边缘处疲劳裂纹均为Ⅰ型裂纹;建立的多场耦合作用下多尺度数字疲劳试验可为运营阶段大跨度桥梁钢桥面板疲劳裂纹的扩展提供分析与模拟方法。     

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.     

高速动车组焊接构架疲劳强度评估

针对高速动车组焊接构架的结构特点,建立某型高速动车组转向架焊接构架有限元模型,基于TB/T 2368-2005标准对焊接构架进行静强度分析,遴选出相对薄弱部位,并基于动应力法对选取的薄弱部位进行动应力计算,结合材料的Goodman疲劳曲线,评估焊缝区和非焊缝区的疲劳强度.结果表明:超常载荷工况下,构架的最大应力出现在焊缝区,为296 MPa,13种模拟运营工况下,无缝区的最大应力为225 MPa,焊缝区的最大应力为195 MPa,均未超出结构材料的许用值. 6个考察部位中只有侧梁下盖板和转臂座连接处的应力幅略高于焊缝疲劳许用应力,其余各部位的动应力均符合设计要求.     

2205双相不锈钢焊接收缩变形与残余应力研究

采用钨极氩弧焊对2205双相不锈钢进行了焊接试验,用回归分析的方法研究了焊接电流、电弧电压、焊接速度和板厚对焊接收缩变形的影响;采用切条法测试了2 mm厚焊接试件的残余应力,找到了纵向残余应力沿焊缝截面的分布规律,并用正交试验方法对焊接工艺参数进行了优化。     

机车工字型中梁组焊工装设计及焊接变形控制

新西兰机车中梁为工字型梁,总长16400 mm.对于中梁钢结构的组对和焊接,其难点在于上下盖板厚度不一,上盖板为20 mm,下盖板为40 mm,上下盖板焊后容易产生角变形,纵向焊后容易产生下挠度.通过对中梁焊接工艺和工装设计研究,采用工艺放量,反变形,设计和研究中梁组对工装、夹紧装置和焊接翻转工装,机械火焰矫正等方法,...     

不锈钢激光-MAG复合焊接头成型规律及性能

为了给新一代城轨列车的焊接制造提供技术支持,以列车用6 mm SUS301L-MT奥氏体不锈钢为研究对象,采用焊缝截面分析、金相观察、X射线衍射法、残余应力测试等手段,研究了激光-MAG(metal active gas welding)复合焊接头的成型规律及接头性能.结果表明:激光功率、离焦量增大能增加焊缝上表面熔宽;焊接速度增加后,焊缝中部熔宽和下表面熔宽明显减小;焊缝宽度比随离焦量的增大显著增加;焊缝组织为奥氏体+δ铁素体;接头纵向残余应力在接头中心位置存在极大值,约为330 MPa.     

基于固有应变法的货车侧墙焊接变形预测

货车侧墙在焊接过程中由于焊缝处收缩力的作用导致侧墙板失稳,不可避免的产生了波浪变形.利用能解决预测大型结构残余变形问题的固有应变理论,在焊缝处施加与固有应变相等的初始应变,通过结构失稳分析,得出侧墙屈曲失稳因子小于1,因此在此基础上采用大变形计算,求解了大型复杂结构货车侧墙的焊接变形,并与实验数据进行对比,验证了固有应变为基础的残余变形预测法在铁道车辆制造工业中应用的可行性.     

芜湖长江大桥整体节点焊接残余应力的研究

采用盲孔法来研究焊接整体节点的残余应力，结果表明：４４ｍｍ板等厚截面对接所引起的残余应力数值最大，为２６６．８ＭＰａ，采用一薄一厚的截面对接，即节省了材料，又减少了残余应力峰值。     

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。     

带裂缝沥青小梁弯曲破坏的数值模拟

应用真实破裂过程分析系统(RFPA 2D),数值模拟与分析了带裂缝沥青混凝土小梁在三分点加载条件下的应力分布状态及其变化规律,讨论了沥青混合料的均质度、裂缝深度、裂缝与加载中心距离对含有竖向裂缝试样的裂纹扩展规律及断裂破坏的影响.模拟过程表明,试件本身的非均匀特性对破坏峰值强度,声发射次数分布规律及其裂纹的扩展有很大的影响.同时,梁的裂缝越深,与加载中心距离越小,则它的破坏峰值强度越小.     

焊接残余应力对钢框架侧板加强型节点应力分布的影响分析

以钢框架侧板加强型梁柱连接节点为研究对象,以ANSYS非线性有限元为手段,采用"生死单元"方法模拟梁柱翼缘连接处的施焊过程,分别就是否考虑焊接残余应力的两种情况,对侧板加强型节点的应力云图以及沿3条指定路径的应力分布进行了比较。可以看出,焊接残余应力的存在使得节点的应力分布更为复杂,且对梁柱翼缘连接处附近应力分布的影响较为明显。     

高速铁路低路基桩网结构土工格栅动力特性

采用ABAQUS软件建立了低路基桩网结构的动力有限元模型, 通过实测数据验证模型的合理性, 分析了列车动荷载-土工格栅-桩-土之间的相互作用机理, 研究了动荷载作用下土工格栅受力与变形规律。研究结果表明: 沿线路纵向, 车载作用前, 桩顶土工格栅竖向变形后形状为倒“U”形, 竖向变形约为2.27mm, 桩顶土工格栅的拉力分布呈“M”形, 桩间土工格栅的拉力分布呈倒“V”形; 车载作用后, 桩顶土工格栅竖向变形增量约为0.10mm, 大于桩间土工格栅变形, 桩顶土工格栅动位移大于桩间土工格栅动位移, 桩顶边缘土工格栅拉力增量最大, 桩顶中心土工格栅拉力增量较小, 桩间土工格栅拉力增量最小, 四桩间土工格栅拉力增量大于两桩间土工格栅拉力增量; 沿路基横断面, 车载作用前, 路基中心土工格栅竖向变形约为12.0mm, 车载作用后, 格栅竖向变形的增量从路基中心至坡脚逐步减小, 其竖向变形增量约为0.47mm; 桩顶和桩间土工格栅动位移和动拉力整体分布规律相似, 从路基中心到坡脚呈递减规律, 坡脚处土工格栅动拉力为负; 横断面土工格栅竖向变形增量和最大动拉力均大于线路纵向土工格栅。     

铝合金货车侧墙多道焊变形预测

基于热弹塑性有限元法,对铝合金货车侧墙多道焊焊接变形进行仿真预测,仿真中充分考虑了材料热物理属性的影响．基于实体一壳单元混合模型,建立了侧墙有限元网格模型,应用3D高斯双椭球热源模型实现了焊接过程温度场分析．从工程实际出发设计了四种焊接顺序,通过对四种焊序下仿真结果的对比分析,讨论了不同焊接顺序对铝合金货车侧墙焊接成形的影响,为研究大型铝合金薄板焊接过程中的应力应变和减少焊接应力与变形提供了参考依据．     

结构模式对转向架构架扭转刚度的影响

将客车转向架焊接H形构架简化为由等截面直梁组成的模型,通过考察各梁在扭转载荷下的变形分布,研究降低构架扭转刚度的措施,并采用有限元方法对理论分析结果进行了验证。计算结果表明:侧梁上盖板开槽能使构架扭转刚度降低3%;改变横梁截面形式后,构架扭转刚度将减小19%,构架在超常载荷下的最大von_Mises应力降低3%。分析结果表明:构架侧梁上盖板开槽对其扭转刚度影响不大,并将引起局部区域较强的应力集中;横梁弯曲与扭转刚度对转向架构架扭转刚度有较大影响,将无缝钢管横梁改为箱型梁能够显著降低构架扭转刚度;同时,由于扭转刚度降低,构架在超常载荷下最大von_Mises应力也有所降低,轨道扭曲载荷对构架强度的影响减弱。     

长大货车球形心盘稳定性分析

以DK17A型车为研究对象,基于接触方法及大变形有限元法分析了长大货车球形心盘在一定纵向力作用下的稳定性问题.仿真结果表明:当大底架没有上移时,即使施加很大的纵向力球形心盘也不会跳出,车辆能够安全运行.由于线路的不平顺和纵向冲击力的作用,易引起上心盘的上移,当防脱装置起作用时,上移量刚好为13.5 mm,此时防脱板销孔与销轴正好处于接触状态.通过仿真计算得出,当纵向力达到2 800 kN时防脱装置被完全破坏,心盘跳出,大底架与小底架分离,导致车辆脱轨.当纵向力小于2 750 kN时,由于有防脱装置的作用,球形心盘不会脱出.