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。     

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。     

车身点焊连接有限元模拟方法研究

通过焊接钢板的实验模态与分析模态的对比分析,讨论了3种焊点有限元模型的模拟精度及建模时间.建立了某型轿车和微型客车的车身有限元模型,进行了轿车白车身分析模态与实验模态的对比分析,以及微型客车整车强度、实车破坏情况分析,进一步讨论了焊点模型的模拟精度.结果表明,单个梁单元可用于模拟车身模型中的点焊连接,为车身的结构分析及设计提供了有力支持.     

商用车桥壳直缝深熔弧焊接数值模拟及试验研究

应用D-Arc深熔焊接工艺对商用车12 mm厚的桥壳直缝进行无坡口焊接试验,并对焊接后的桥壳进行焊缝剖面、焊接热循环以及残余应力的测量分析;基于Simufact Welding软件,结合焊接接头的剖面形态,建立桥壳直缝焊接有限元分析模型,采用高斯面热源+圆锥体热源的复合热源模型来模拟D-Arc深熔焊接过程中热量输入的表现,对桥壳直缝D-Arc深熔焊接过程进行了数值模拟,得到桥壳在不同时刻的温度及应力分布状态,模拟计算结果与试验结果基本吻合,验证了该有限元分析模型的可靠性,同时也证明了D-Arc深熔焊接工艺在商用车桥壳焊接场景的应用可行性。     

极限工况下湿式制动器摩擦特性模拟仿真研究

文中在充分考虑全封闭湿式制动器多构层、有间隙结构特点的基础上,建立了全封闭湿式多盘制动器摩擦元件的有限元分析模型。分别从制动强度和制动时间两方面定义极限工况,进而来研究湿式制动器热源、温度场、应力场的特性及变化规律。建立了温度、应力与制动时间、摩擦盘半径的关系曲线,掌握湿式制动器温度场—热变形—热应力三者之间的影响规律并建立相关模型,对改进湿式制动器结构,为制动器冷却系统的设计及冷却时间的循环周期选取提供依据,对提高使用寿命有非常重要的指导意义。     

基于ANSYS的L型焊接件温度场分析

焊接过程中热源的局部集中、快速移动容易产生不均匀的温度场,导致局部区域产生比较大的焊接应力和变形。文章基于ANSYS有限元软件,采用生死单元法着重研究焊接温度场的变化,分析焊接试件的温度分布情况,为进一步讨论焊接应力场奠定基础。     

微型电动车轮毂电机的磁热耦合分析

针对温度变化对微型电动车轮毂电机工作性能和使用寿命的影响,提出了一种磁热耦合分析方法,并对轮毂电机进行了磁场和热场分析.采用Ansoft Maxwell软件建立了轮毂电机的有限元仿真模型,并通过仿真获得了其内部复杂磁通密度云图和磁力线分布图.建立了湿度场的数学模型,计算了绕组损耗、定转子铁损和永磁体的涡流损耗,并以此耦合到温度场作为热源.采用Ansys Workbench软件,计算了轮毂电机稳态温度场和各部件的温度分布以及起动过程中定子铁芯与转子铁芯瞬态温度曲线.仿真结果与试验实测温度值基本一致,表明采用磁热耦合方法分析轮毂电机的热源分布与温度分布准确可行,可为今后的轮毂电机优化设计提供基础.     

铝合金汽车前防撞梁焊接过程的数值仿真与顺序优化

基于非线性弹塑性有限元方法,对6061-T6铝合金薄壁结构的汽车前防撞梁双脉冲MIG焊接过程温度场和应力应变场进行模拟分析。为提高模拟精度,采用双椭球热源模型描述移动的MIG焊接热源,并运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明,防撞梁焊后残余应力主要集中在吸能盒和横梁的焊缝附近,其最大值为273MPa,焊接变形主要表现为横梁两端吸能盒间距增加约2.05mm。通过4种不同焊接顺序下防撞梁焊后残余应力分布和变形的对比分析,发现先依次焊接两个吸能盒沿防撞梁长度方向的焊缝,再焊接另一反向其余焊缝的焊接顺序效果最优,该方案在满足装配要求的情况下可有效降低残余应力。     

混凝土斜拉桥主梁的非稳态温度场与应力场分析

按非稳态温度场问题的热平衡控制微分方程和弹性力学平面应变问题的计算理论,应用变分原理给出了温度场和应力场的有限元计算列式。根据结构热分析和热应力分析的单向耦合特点提出了在同一有限元模型上按时间差分顺序耦合求解斜拉桥主梁温度场和应力场问题的方法,编写了计算机程序;并计算分析了一混凝土斜拉桥的主梁截面内温度分布和应力分布,对比了温度实测值,得出了几个重要的结论,对同类桥梁的设计具有实际参考价值。     

钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟

针对焊接过程复杂的边界条件及高度非线性,基于钢结构焊接残余应力的产生机理及特点,提出钢梁桥复杂结构构造焊接残余应力的简化模型和计算机模拟的基本流程。采用热-结构单向顺序耦合的方法先进行温度场分析,后将温度场计算结果作为预定义场进行加载求解应力场,实现钢梁桥焊接残余应力的计算机模拟。基于生死单元技术采用逐步激活焊缝单元模拟焊缝材料的逐步填充过程,采取生热率的方式模拟热源的移动加载,以模拟实际焊接中沿深度方向的焊接传热过程。以沪通长江大桥正交异性钢桥面板与U肋焊接为例,采用有限元软件ANSYS分析焊接过程中的温度与应力响应,计算结果与理论规律吻合良好,验证了所提方法和基本流程的可行性。     

车用三效催化转化器内流场与热应力分析

对某款车用三效催化转化器进行了内流场和热应力分析.首先用Gambit软件建立了三效催化转化器内部流体的离散模型,并利用Fluent软件对其进行CFD分析,得到发动机高转速时催化转化器内部流体的压力、温度与速度场和湍动能分布.然后建立三效催化转化器结构有限元模型,并根据其温度场分布用ANSYS软件进行热应力分析.结果表明,与采用圆弧端锥时相比,催化转化器采用斜面端锥时内部流场的湍流区域更小,流动能最损失更少,壁面热应力更小、更均匀.     

箱内边界模拟方法对箱梁截面温度场的影响研究

为准确模拟箱内温度,选择合适的箱内边界条件模拟方法进行箱梁截面温度场研究,以某混凝土箱梁桥为背景,实测其箱梁截面温度场,采用MIDAS FEA软件建立箱梁截面模型,分析4种箱内边界条件模拟方法(实测温度法、环境温度法、气温均值法和空气单元法)对箱梁截面温度场的影响,并分析极端温度下箱梁截面的平均温度。结果表明:对于箱梁截面温度日变化曲线,采用实测温度法的有限元计算值与实测值吻合最好,缺乏实测箱内温度时,采用空气单元法的有限元计算值与实测值吻合最好;4种方法对箱梁截面的平均温度及竖向正温度梯度的影响均较小;空气单元法可进行极端温度下的箱梁截面温度场分析。建议采用空气单元法进行混凝土箱梁截面温度场研究。     

高温下岩石单向约束的热应力分析

采用热弹塑性模型,运用有限元软件,对高温岩石在单向约束情况下进行热应力模拟,得出了热应力随温度变化的曲线。结果表明:试样在加热过程中,当温度≤350℃时,热应力随温度升高逐渐增大,但增大的幅度较小;当温度>350℃时,热应力随温度升高增大的幅度较大,特别是角点和处于约束面上的边节点的热应力随温度升高急剧增大。     

钢桥整体节点焊接残余应力三维有限元分析

钢桥整体节点最常见的问题是焊缝处出现疲劳裂纹,焊接残余应力是重要影响因素之一.在大型有限元软件ANSYS的基础上,开发了相应的焊接程序,选用三维实体单元,考虑材料物理性能随温度和相变的影响,采用内部生热的加载方法模拟焊接热源的移动,运用单元生死技术模拟多道焊过程,获得了焊接温度场和应力场的动态变化过程,并对计算结果进行了分析.     

基于非稳态温度场解析解的沥青混凝土路面温度分布研究

研究以实测气象资料来预估沥青混凝土路面结构层内温度场的分布状况为目的.通过分析太阳辐射、大气温度两种主要影响参数,运用传热学理论建立沥青混凝土路面二维非稳态温度场解析方程.并在云南大理地区埋设温度传感器进行实时数据采集,对计算模型和实测数据相关关系进行了对比分析.最终在云南省不同温度分区基础上,计算得到不同路表温度的结构内部温度分布曲线.研究结果表明:建立的以太阳辐射和大气温度日变化规律为基础的温度场解析方程模型计算结果与实测结果相比,误差最大3℃左右;温度分布曲线反映出在不同路表温度时,结构内部一定深度内温度分布的规律性和温度梯度的改变趋势,能有效地帮助材料设计,计算结果证明了该模型的合理性和有效性.     

混凝土厚壁箱形截面日照温度场有限元分析

温度是桥梁施工控制中不可忽略的因素,桥梁结构的温度场受诸多因素的影响,变化极其复杂。该文以厦蓉高速赤石特大桥为工程背景,针对桥墩混凝土厚壁箱形截面,利用气象资料进行温度场的有限元仿真模拟,并进行计算值与实测值的对比,验证有限元仿真预测混凝土厚壁箱形截面温度场的正确性;运用验证后的有限元模型,预测不同时刻的截面温度场,总结了温度变化规律。     

韧性环氧树脂结构胶在汽车上的应用

某车型顶盖和侧围激光钎焊连接后出现顶盖行李支架与侧围无法焊接问题。通过对某2款环氧树脂结构胶的力学性能进行试验测试对比,分析某款韧性环氧树脂结构胶的性能优势,并结合仿真分析和实车破坏进行验证,结果表明此韧性环氧树脂结构胶可成功实现某车型顶盖行李支架与侧围的连接,为结构胶在汽车车身上的应用提供一定的理论依据。     

延崇高速公路金家庄特长螺旋隧道温度场分布规律及保温层研究

为揭示寒区螺旋隧道温度场时空分布规律，依托金家庄特长螺旋隧道，采用现场监测方法研究寒区螺旋隧道温度场变化规律。基于此，通过数值模拟建立三维模型探究进口风速风温对温度场的影响，并拟合结果数据获得保温层敷设长度计算公式。研究表明： 1）随着进洞深度的增加，进、出口洞壁处空气年平均温度上升，而年温度振幅减小； 出口年温度振幅变化幅度略小于进口。2）隧道贯通后，洞内温度受两侧洞外相对低温的共同作用，同一断面处年平均温度下降，年温度振幅增大。3）隧道在直线段温度场分布规律与同条件的直线隧道一致，从曲线段开始内外径温度曲线发生分叉，外径侧温度较直线隧道温度大；而内径侧温度反之。4）进口风速越大、风温越低，对隧道温度场越不利，通过拟合公式，金家庄特长螺旋隧道进口的保温层长度至少需要1 239 m。     

减震胶粘接结构烘烤变形机理的仿真分析

针对汽车车身中的减震胶粘接结构在烘烤固化后出现凹陷变形的问题,在试验研究的基础上,开展了有限元仿真模拟研究。通过选取合理的仿真材料模型,实现了汽车常用减震胶粘剂的固化特性、膨胀特性及粘弹性特性的仿真再现。在此基础上,建立了粘接结构有限元模型,并通过简单样件试验及模拟对模型进行了调试和验证。将模型用于轿车车顶结构的模拟分析,成功预测了车顶结构在烘烤固化后的变形行为。     

乌鲁木齐城市道路粗粒土路基温度分布规律

以乌鲁木齐市天山区典型城市粗粒土路基温度场的监测数据为基础,建立路基温度场的预估模型,研究城市道路路基温度变化规律及绿化带对路基温度的影响程度。结果表明：路基温度随时间的变化服从余弦函数分布;曲线峰值出现的时间随着深度的增加存在滞后性;绿化带的存在对路基温度场的分布规律具有一定程度的影响。