铝合金环形薄板焊接应力与应变的数值模拟

铝合金薄板焊接是目前焊接方面难度较大的一种焊接项目,如何能焊接出质量好的焊接接头,选用合理的焊接方式方法就起到关键的作用.通过介绍tig铝合金薄板的焊接技术、特点及焊接注意事项,为同行提供参考借鉴.

采用sysweld焊接模拟软件对5454铝合金管道焊接接头进行数值模拟,建立了管道环焊缝熔化极氩弧焊双椭球热源模型,模拟出体积分布热源作用下的温度场,以获得的温度场为已知条件加载,求得管道环焊缝接头焊接应力应变场的分布规律,对探索铝合金焊接规律提供了有益的帮助。

为了更好地预测含碳量较高的冷弯方钢管的焊接应力-应变场,应用有限元软件abaqus及移动双椭球型焊接热源模型,对焊接过程进行了数值模拟。在数值模拟过程中,采用了考虑与不考虑材料微观组织影响的2种方法,其中微观组织的作用通过引入冷却过程中材料马氏体化引起的体积膨胀来施加。分析结果表明:考虑材料微观组织影响可以更好地预测含碳量较高的冷弯方钢管的应力-应变场,纵向残余应力在焊缝处显著降低,横向残余应力在临近焊缝处也有所降低,但在焊缝处显著升高。

天津津塔为采用钢板剪力墙系统的超高层钢结构建筑,考虑到结构的特殊性和施工过程对结构应力状态造成的影响,在两种类型钢板墙的重要位置布置了传感器,对施工过程进行了应力监测。通过改变焊接顺序和焊接速度监测了剪力墙焊接应力场及残余应力场的变化;同时采用间接和直接的耦合分析方法分别对结构的应力状态和热效应进行了有限元模拟。在分析中采用了单元生死技术模拟焊接过程对结构的温度和应力场的影响,与温度场和应力场监测结果的对比分析证实了有限元模拟的有效性。不仅为天津津塔结构的性能评价和施工方法提供了依据和建议,对其他钢板剪力墙结构的设计与施工也具有参考价值。

在焊接镁铝合金薄壁板时,往往会出现气体保护效果不好、焊接变形、定位焊不准等缺陷,严重影响焊接质量。针对此现状,通过经验积累在实践工作中制作了一种焊接薄壁板用简易夹具,能有效改善以上缺陷。

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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80mm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。

8 第一章焊接应力与变形 焊接时，由于局部高温加热而造成焊件上温度分布不均匀，最终导致在结构内部产生了焊 接应力与变形。焊接应力是引起脆性断裂、疲劳断裂、应力腐蚀断裂和失稳破坏的主要原因。 另外，焊接变形也使结构的形状和尺寸精度难以达到技术要求，直接影响结构的制造质量和使 用性能。因此，本章主要讨论焊接应力与变形的基本概念及其产生原因；焊接变形的种类，控 制焊接变形的工艺措施和焊后如何矫正焊接变形；焊接应力的分布规律，降低焊接应力的工艺 措施和焊后如何消除焊接残余应力。 第一节焊接应力与变形的产生 一、焊接应力与变形的基本知识 1.焊接变形 物体在外力或温度等因素的作用下，其形状和尺寸发生变化，这种变化称为物体的变形。 当使物体产生

铝合金平板搅拌摩擦焊接应力变形分析

针对6056-t6铝合金平板进行搅拌摩擦焊接和试板变形检测试验。并用数值方法对试板变形进行模拟,考察了模拟温度、应力场分布和试板变形情况,对试验和模拟温度、变形进行比较。结果表明,在文中条件下,沿焊缝长度方向试板产生下挠,最大变形量6.3mm;沿试板宽度方向试板相对发生上拱,最大变形量4.5mm,模拟与实测变形趋势非常吻合。纵向残余应力在焊缝中心线两侧非对称性分布,前进侧大于回转侧。

利用有限元分析软件marc对"沟槽蒙皮"结构的激光焊接过程进行三维数值模拟,涉及了激光焊接复合热源模型的确定,热力学边界条件的简化,数值模拟温度场的验证,以及残余变形和应力分布结果的分析和讨论。研究了结构上规则排列的多道焊缝的施焊顺序对焊接残余应力和变形的影响。结果表明,不同焊接顺序所产生的变形状态相同,变形量有区别,而残余应力的分布则不同,以由外向中的对称顺序进行焊接时,结构的焊后残余变形最小,残余应力的分布比较均匀,峰值最小。

1 1焊接应力与变形控制..................................................................................................................................2 1.1特点..............................................................................................................................................2 1.2焊接应力与变形的危害....................................................................................

利用ansys大型有限元软件对对接薄板焊接残余应力的大小和分布进行了计算,得出了尺寸因素对焊接残余应力的影响规律,特别是过渡板宽、板长对焊接残余应力的影响,分析过程中考虑了材料的物理性能及力学性能随着温度的非线性变化以及金属的熔化潜热,使数值模拟结果尽量接近实际值。最后理论计算与试验结果相比较,结果是基本吻合的,所得结果可以进行残余应力预测。

利用ansys有限元分析软件,通过apdl语言编程,实现了不同预拉伸应力条件下铝合金平板对接焊过程中,温度场及应力场的模拟分析。计算结果表明,预拉伸焊接法可以有效地控制焊接残余应力,随着预拉伸应力的增大,其焊后残余应力值逐渐减小。当预拉伸应力σp从0增加到90%σ0.2时,纵向残余应力降低了85.6%。模拟分析结果与实验测试结果基本吻合。

提出采用横向预置挤压载荷进行随焊同步防止铝合金薄板焊接热裂纹的新方法。对处于脆性温度区间的焊缝金属施加一适当的横向挤压载荷,可以减小焊缝金属凝固收缩时产生的横向拉伸应力和应变,使其总应变被限制在最低延性值范围内,改变了热裂纹产生的力学条件。建立横向预置压应力模型、采用弹塑性有限元方法阐明横向预置应力法防止热裂纹的原理,在自制的装置上对常规焊和横向预置压应力工艺条件下焊接试件裂纹率进行比较分析。鱼骨状裂纹试验结果表明:在加载宽度一定时,随着预置载荷的增加,在焊缝处产生的挤压应力也随之增加,裂纹率和裂纹长度逐渐降低,当横向预置压应力达到一定数值(0.3σ0.2)后,能够完全防止焊接热裂纹的产生。

薄板焊接的关键是选用最佳的焊接参数,并按照焊接技术要求进行焊接,克服影响薄板焊接变形的因素,确保焊接质量达到预期的要求.

铝合金环缝自动氩弧焊产生气孔的原因——铝及铝合金焊接时易产生气孔，经过实践总结出焊缝气孔产生的多种因素。通过对焊接材　　料和母材的清洗、环境温湿度和氩气纯度的控制以及选择合理的焊接规范参数，可以避免或减少焊缝中气孔的产生。

大尺寸6056铝合金薄板经过搅拌摩擦焊接实验后出现了严重的面外变形,虽然变形程度小于熔化焊结果,但已经影响到被焊薄板的装配和使用.为详细研究和预测铝合金薄板在搅拌摩擦焊后的残余变形,以焊接实验条件为基础,建立了搅拌摩擦焊接三维有限元热力耦合分析模型.模型中涉及了利用搅拌头工作转矩计算热输入量、工件和卡具之间的接触热传导、随温度变化的材料模型,以及综合考虑搅拌头机械作用等工作.利用该模型可以得到不对称的纵向残余应力结果,残余变形的趋势在整块板上都与实验结果相同,而且变形量和实验测量值之间的误差在20%以内.

目前普通的搅拌摩擦焊工艺已经改善了之前薄板烧穿和接头强度不足等缺点,但仍然可以使金属薄板焊接变形。文章通过分析铝合金薄板fsw的焊接过程造成变形的机理,从本质上找出原因,提出相关的工艺对策,如随焊水冷、超声波搅拌等,有效地避免焊接变形带来的损失。

工艺试验的目的是寻求相对经济实用的铝合金激光焊接方法,为现代工业装配生产提供新的工艺思路,促进生产效率的提升和成本的降低。分析了铝合金激光焊接的工艺特性、技术难点和解决思路,记录利用300w激光对铝合金进行单光束焊接的有关参数和焊接效果,搭建双光束激光焊接试验平台,记录较高功率双光束和总量约500w激光分成双光束焊接试验过程及有关参数。进行了激光、氩弧混合焊接试验。对部分焊接样品进行了定量分析。经过分析研究,提出了铝合金激光焊接工艺改进意见。

运用热弹塑性有限元法,对不同焊接工艺条件下板厚6mm的ah36钢薄板焊接接头残余变形进行了有限元模拟研究.结果表明,使用不同的焊接方法,纵向挠曲变形和角变形量发生显著变化,采用单一co2气体保护焊,焊接残余变形量较小;采用co2气体保护焊+埋弧焊的混合焊方法,焊接残余变形量有所增大;在焊缝背面施加雾化水冷,可以有效控制焊接残余变形,尤其对于控制采用单一co2气体保护焊的角变形成效显著.为了验证有限元模拟结果的准确性,采用与有限元模拟完全相同的工艺条件对ah36钢薄板进行了焊接残余变形试验,试验结果与数值模拟结论存在一定误差,但基本变化趋势一致,表明采用有限元模拟技术可以预测ah36钢薄板焊接残余变形.

焊接是一个复杂的工艺过程,对工程质量优劣及结构安全具有直接的影响。在2个焊件之间,端面构成的直角或者是接近直角接头成为t形接头。在实际上,对接接头的焊缝通常略高于母材板面,在焊缝与母材的过渡处会存在应力集中的现象。由于现阶段控制和消除残余应力能力还不够成熟,焊接残余应力会直接影响到钢结构的强度和承载能力。因此,在具体实践中,需要加强对t形接头焊接应力分布的影响研究,以确保焊接结构安全可靠。