焊缝层数对斜拉桥锚拉板焊接残余应力影响

锚拉板是斜拉桥的重要受力构件,其残余应力直接影响桥梁的疲劳寿命。实际锚拉板焊接施工时,每条焊缝均采用一定厚度的焊层进行焊接,具体焊层数和焊层厚度常依据经验确定且波动较大。因此,在探究焊缝层数和焊层厚度的优化取值上对斜拉桥锚拉板焊接残余应力的影响进行分析。首先根据斜拉桥锚拉板的实际焊接工艺,利用ANSYS软件建立了对接钢板和锚拉板的焊接有限元模型,进行了残余应力分析与试验验证。然后基于验证后的模型对实际锚拉板的焊接过程进行了残余应力分析,并探讨了不同焊缝层数对锚拉板焊接残余应力的影响,得出了具有工程实用价值的结论。     

螺纹谷底的残余应力与螺栓疲劳强度的关系

推算螺纹件的疲劳强度对保证连接件的质量非常重要,迄今已经进行了各种各样的研究。其中,吉本提出了关于螺纹谷底轴向残余应力与疲劳强度关系的假说;原等人在尝试用X射线测定螺纹谷底残余应力的同时提出了对假说进行修正。但是,对螺纹谷底那样的小部位的残余应力测定非常困难,所以尚未对假说进行定量的验证。本项研究工作把掌握残余应力与疲劳强度的定量关系、在螺纹的制造阶段就可以推算出其疲劳强度作为最终目标。本文是为实现这一目标而进行的基础研究,严格控制加工条件,制作出滚轧成形圆角螺纹试样,用X射线测定残余应力的分布并应用二维弹塑性有限元(FEM)分析进行滚轧过程的模拟计算,尝试推算出产生的残余应力。通过这些工作,在确认用X射线测定圆角部位残余应力分布可能性的同时研讨利用二维有限元分析模拟滚轧加工时模型化的条件。     

正交异性钢桥面肋-板焊接残余应力的数值模拟

由于正交异性钢桥面U肋与顶板焊后残余应力分布复杂,采用解析方法无法求解,为此,采用有限元热-力耦合分析技术对其温度场和应力场进行数值模拟。利用ANSYS有限元软件建立顶板厚16mm、U肋厚8mm的正交异性桥面板双层焊缝模型。引入高温条件下Q345q钢的力学性能参数,考虑焊接电流、电压、焊接速度,对焊接过程进行数值模拟。通过控制热源移动加载,计算出合理的焊接温度场;利用热-力耦合分析技术,调用温度场计算结果,分析得到焊接残余应力场分布。计算结果表明:有限元数值模拟技术可以用于焊接结构残余应力分析;焊缝处不均匀加热与放热导致焊缝中部垂直焊缝方向及沿板厚方向存在较大残余应力,设计时应充分考虑残余应力对结构力学行为的影响。     

冷强化对膜片弹簧载荷变形特性的影响分析

为解决膜片弹簧在实际生产过程中测量载荷值与设计值之间误差较大这一工程问题,进行了膜片弹簧生产过程中喷丸、强压等冷强化工艺对其载荷变形特性影响的试验研究,确认了强化工艺改变了膜片弹簧载荷特性这一事实。对不同阶段膜片弹簧残余应力进行测定并分析残余应力的分布情况。基于试验数据,采用多种材料模型组合,并借助有限元工具,提出一种计算膜片弹簧载荷变形特性的新方法,使得试验值与计算值之间误差满足了工程要求。     

制造工艺对铝缸盖高周疲劳耐久性的影响

由于铸造工艺的缘故,导致气缸盖的材料高周疲劳特性分布不均匀。为了模拟制造工艺对铸件机械性能的影响,Ford汽车公司开发了虚拟铝铸造工具。虚拟铝铸造的特点之一是能预测高周疲劳强度分布。由于残余应力对气缸盖的高周疲劳也起着重要作用,因此对残余应力也进行了模拟,并将其用于气缸盖的高周疲劳分析。采用ABAQUSTM软件对气缸盖总成、热应力和工作应力进行模拟。将工作应力与残余应力结合在一起,进行高周疲劳计算。采用FEMFATTM疲劳测试有限元分析软件进行高周疲劳分析。基于虚拟铝铸造模拟获得的局部材料特性,建立了用户定义的赫氏图。结果证明,利用在FEMFATTM软件中得到的局部特性分布,可显著提高气缸盖高周疲劳模拟结果的精确度。     

钢箱梁横隔板-U肋交接处割焊残余应力分析

为研究钢箱梁正交异性桥面板横隔板与U肋交接处的残余应力分布规律,采用Abaqus有限元软件模拟横隔板的热切割和焊接过程,分析横隔板与U肋交接处热残余应力的分布特征,探讨切割速度和焊接速度对横隔板弧形切口处残余应力的影响。结果表明:横隔板弧形切口处产生切向残余拉应力,其值超过钢材屈服强度;焊接在横隔板与U肋焊接区局部范围引起沿焊缝方向的残余拉应力,且焊缝尾端的应力集中更为明显;弧形切口残余应力区宽度随切割速度的增加而减小,残余拉应力随焊接速度的增加而增大;选用较快的横隔板切割速度和较慢的焊接速度可减小弧形切口处残余应力分布宽度和应力值。     

厦漳大桥(南汊)锚拉板焊接残余应力有限元分析

为了得到焊接残余应力的分布,确保结构安全,对厦漳大桥(南汊)锚拉板P3焊缝焊接残余应力进行研究,应用三维有限元分析方法及高斯热源函数,结合单元生死技术模拟焊道焊接过程,分析焊接过程中的温度分布和应力分布,以及冷却后的残余应力。     

冲压成形工艺对薄壁构件碰撞性能影响的仿真研究

利用LS～DYNA通用有限元模拟软件，对板料冲压成形和闭口帽型梁的碰撞进行有限元模拟，研究了冲压成形工艺引起的壁厚减薄、残余应力和塑性应变对碰撞性能的影响。建立了板料冲压成形模拟和碰撞模拟之间的数据转化方法。研究结果表明冲压过程的壁厚变化、残余应力对碰撞模拟有着显著的影响。     

基于总成的手制动臂侧向力残余变形非线性分析

建立了手制动臂总成的非线性计算模型,考虑材料非线性和状态非线性因素,对侧向力工况进行非线性有限元分析,得到整体结构的残余变形、残余应力分布及接触应力分布。该工作对手制动臂总成的非线性有限元分析的研究与开发具有一定的理论参考和实际应用价值。     

设计加工中减小或消除焊接残余应力的实用对策

文中针对焊接残余应力的产生原因,分析了在结构设计、焊接工艺、焊后去应力处理等方面如何减小或消除焊接残余应力的方法。     

汽车覆盖件用冷轧薄钢板拉延成型性能微机测试系统

冷轧薄钢板的拉延成型性能对汽车覆盖件成型工艺具有重要影响，快速、准确地测量冷轧薄钢板成型性能是对覆盖件成型工艺进行质量控制的前提条件。提出了普通材料试验机的板材成型性能测试专项功能技术升级方案，研制了汽车覆盖件用冷轧薄钢板拉延成型性能微机测试系统，该系统在天津市微型汽车厂和天津三峰客车有限公司的运行结果表明，效果良好。     

秦淮东河隧洞施工过程数值模拟分析

为保证秦淮东河工程西村隧洞的顺利实施,采用有限单元法对工程区的天然应力场进行数值模拟分析,建立三洞并线计算模型,分别从新挖河道、新建隧洞及上部覆土回填三个过程进行应力应变分析。提出分层开挖及回填的单层深度取值,监测分层开挖及回填时隧洞顶部位移及应力过程变化值。研究发现,隧洞进口处上部覆土约开挖四分之一深度时,存在边坡稳定隐患。覆土回填过程中,隧洞底部因竖向应力较大,而出现向上微拱变形。研究成果可直接应用于引水隧洞工程的设计计算和施工质量控制,可在类似工程中加以推广应用。     

轿车覆盖件成型过程动态仿真有限元建模技术研究

研究了轿车覆盖件冲压成型过程动态仿真中的有限元建模问题，比较了可用于覆盖件成型分析的几类单元；讨论了单元的选取和单元划分的若干原则。并结合Santana2000型轿车侧框和NUMISHEET’96的S－Rail标准考题，说明了有限元仿真模型对成型仿真结果的影响。     

木寨岭隧道地应力特征及对隧道变形影响的研究

为解决高地应力引起的隧道施工大变形,采用有限元多元回归分析和神经网络对有限原位地应力测试结果的地应力值进行拓展,分析整座隧道绝大部分地段的侧压力系数均大于1以及隧道轴线方向的地应力最大和构造应力为主的地应力场特征。结合木寨岭隧道炭质板岩情况,通过FLCD数值计算,得出高地应力对隧道采用三台阶法施工变形的水平影响范围为2~3倍洞径,并且隧道中台阶位置是应力释放的主要阶段,也是引起变形的主要阶段,为后续施工提供一定的指导。     

大客车车身骨架侧面碰撞模拟分析

阐述了汽车碰撞有限元法和接触碰撞系统,模拟了大客车与大客车侧面碰撞,并从骨架结构变形、乘员生存空间、碰撞能量、碰撞速度和加速度方面详细分析了撞击和被撞大客车车身骨架碰撞安全性,提出了提高大客车车身骨架耐撞性的方法.     

超声波冲击技术在西堠门大桥上的应用

超声波冲击对于调整残余应力、改善组织、提高疲劳强度都有很好的效果，特别对消除浅层拉应力有很大的帮助。介绍超声波冲击技术在西堠门大桥上的应用情况。     

茶林顶公路隧道区洞口滑坡数值模拟

隧道洞口附近覆盖较厚松散土层,进口处的隧道开挖会引起围岩应力状态变化,产生较大位移,且有可能导致其上部覆盖土层塑性区增大,出现明显的滑动面,进而产生洞口滑坡。通过对茶林预隧道进口处的隧道开挖采用三维有限元数值模拟,分析洞口滑坡的机理,并对洞口是否滑坡进行预测,为茶林顶进洞口处的安全施工提供参考。     

不同热源模型下顶板-U肋焊缝焊接残余应力分析

钢桥面板在焊接过程中会产生较大的残余应力,严重影响其使用性能。为确定焊接过程中残余应力的大小,基于有限元软件ANSYS,建立了正交异性钢桥面板U肋节段模型,采用均匀体热源模型、半球状热源模型、双椭球热源模型三种不同的热源模型,通过生死单元技术,对顶板-U肋焊缝焊接过程进行了数值模拟,得到了不同热源模型下的焊接温度场。在温度场计算结果的基础上,采用间接耦合法,计算了各热源模型下的焊接应力场。对不同热源模型下的温度场和应力场计算结果进行了比较。结果表明:三种模型在温度场整体分布和应力场顺桥向与横桥向分布上基本一致,仅在纵向应力沿板厚分布上存在轻微差异。     

Fatigue strength assessment including welding residual stress of spot welded joints subjected to cross-tension loads

This paper presents a method to assess of fatigue strength for resistance spot welded joints, which incorporates welding residual stress effects. To achieve this, first, a non-linear finite element analysis (FEA) was performed to simulate the spot-welding process. To validate the FEA results, the numerically calculated welding residual stresses of spot welds were then compared with experimental results measured by X-ray diffraction method. The residual stress distributions showed good agreement between calculations and experiments. To evaluate the effects of welding residual stress on the fatigue design criterion of resistance spot welded joints subjected to cross-tension load, the stress amplitude (σ_a-res) taking into account welding residual stress at a spot weld was proposed based on a modified Goodman equation incorporating the residual stress effect. Using the stress amplitude σ_a-res at the nugget edge of a spot weld, the ΔP ? N_f relations obtained as the fatigue test results for spot welded joints were systematically rearranged to the σ_a-res ? N_f relation. It was found that the proposed stress amplitude (σ_a-res) provides more reasonable and accurate fatigue design criterion of spot welded joints subjected to cross-tension load.     

汽车车架纵梁焊接变形预测

采用固有应变有限元法,通过一次弹性有限元计算,即可得到整个焊接结构件的残余应力及变形。同时,针对汽车纵梁部分直线段模型进行焊接变形分析,并与试验数据进行了对比,验证了该方法的有效性。在此基础上较准确地预测了某汽车车架纵梁的焊接变形。