管道环焊缝接头焊接残余应力预测

本文利用ADINA非线性分析有序元程序,对低碳钢管道环焊缝接头焊接残余应力进行计算。在热弹塑性有限元分析模型中考虑了材料热物理和力学性能依赖于温度变化,计算预测结果表明：在管道接头内表面焊缝中心及近缝区轴向和环向残余应力均为拉应力;随离开焊缝距离的增加,逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力,而环向残余应力为拉应力,计算预测值与实测值基本一致,表明有限元法能够经济而有效地预测管道环焊缝接头的焊接残余应力。     

焊接应力对平接头强度的影响

焊接残余应力普遍存在于焊接结构中。用材料力学和用疲劳图的方法分析焊接残余拉应力是如何影响焊接平接头静载强度和疲劳强度的     

考虑焊接残余应力下的索梁锚固结构主焊缝受力性能分析

赣江特大桥主桥为跨度300 m的双塔混合结合梁斜拉桥,该桥型系首次在高速铁路上应用,主跨的钢混结合梁索梁锚固系统采用新型锚拉板式结构,其结构形式和施工工艺都进行了较大改进。索梁锚固结构采用焊接工艺,锚固位置受力较为复杂,施焊后焊接残余应力较大。为研究该区域主焊缝受力性能,采用有限元软件ANSYS分别建立锚拉板结构的节段模型和主要受拉焊缝的热-结构耦合模型,对该锚拉板结构连接部位进行考虑焊接残余应力下的受力性能分析。结果表明,焊缝中间区域的最大残余应力未达到屈服,其两侧区域的应力值较小而能够承担较大的外力,焊缝的整体处于弹性工作状态,具有一定的安全储备,但是在设计施工与后期运营中应予以特别重视。     

TC4钛合金焊后电子束局部热处理残余应力有限元分析

针对TC 4钛合金电子束焊接及焊后局部热处理过程,采用AN SY S非线性有限元程序,模拟了TC 4钛合金电子束焊态和焊后电子束局部热处理的实际焊接温度场以及焊接接头应力场的变化和残余应力的分布.主要研究了焊后电子束局部热处理工艺对焊接接头残余应力的影响规律.结果表明,焊后电子束局部热处理可以降低焊缝及近缝区的残余应力峰值,并可使应力重新分布,即应力峰值点向母材扩展.     

40 mm厚铁素体不锈钢与16Mn钢异种电子束焊接接头显微组织结构研究

为了探究异种钢焊接接头的强度和使用性能，课题组对焊接接头不同位置处的显微组织结构进行研究。首先，电子束焊接将06Cr13Al铁素体不锈钢（FSS）对接连接到16Mn低合金钢厚板上；通过工艺优化，在电子束偏移向16Mn钢1.5 mm时获得成型良好的焊接接头；采用光学显微镜、X射线衍射仪和扫描电子显微镜研究异种焊接接头不同位置处的显微组织，并测试异种接头硬度。结果表明：焊缝主要由粗大的柱状晶和中心轴向晶粒组成，显微组织由板条马氏体组成；16Mn钢的热影响区（HAZ）显微组织为羽毛状的上贝氏体和针状铁素体，铁素体不锈钢热影响区主要以粗大的铁素体和马氏体组成；焊缝区的显微硬度明显高于母材，焊缝不同厚度处的显微硬度没有明显的差异。焊接接头成型良好，未观察到缺陷。     

机械振动对激光填丝焊接接头组织和疲劳性能影响

针对激光填丝焊接过程中存在气孔、飞溅、夹渣和疲劳性能差等缺点，课题组提出了基于机械振动技术的激光填丝焊接方法。课题组采用机械振动与激光填丝焊接相耦合的方法研究了机械振动对焊缝形貌、组织、力学性能和断裂机理的影响。结果表明：机械振动可以改善316不锈钢焊接接头，减少焊缝中的柱状晶，增加树枝晶和等轴晶，提高了焊缝硬度；3种振动频率下焊接接头的残余应力均较高，与振动频率0和524 Hz相比，1 055 Hz振动频率的焊缝残余应力更低；疲劳断口均呈解理断裂，但是与524 Hz振动频率相比，1 055 Hz振动频率具有更低的裂纹扩展率，更好的疲劳性能。     

在役球罐裂纹缺陷统计与分析

通过对20多台在役球罐的定期检验中发现的裂纹缺陷的数量、位置、尺寸及使用介质等因素进行统计,结果表明：柱腿角焊缝裂纹和内表面裂纹数量最多,焊接接头上的裂纹主要以柱腿和环焊缝为主,裂纹尺寸大部分在50 mm以内。经分析,强力组装引起的拘束力、焊接残余应力、焊接接头的氢含量和淬硬组织的存在是裂纹形成的主要因素,合理控制这些因素能有效地提高球罐的安全性和使用寿命。     

塔机主臂杆三维裂纹应力强度因子的计算

采用三维裂纹奇异单元列式方法对含纵向闭合裂纹塔机主臂杆接头部位进行了应力分析和应力强度因子的计算,分析了焊接残余应力对塔机主臂杆母材强度、环向拉应力和应力强度因子的影响。     

压力容器焊接残余应力测试与研究

本文对焊接残余应力存在的危害及其消除的意义进行了探讨,对焊接残余应力产生的机理及其分布规律进行了研究。     

退火对BWELDY960QL焊接接头组织与性能的影响

为了研究退火处理对焊接接头显微组织与力学性能的影响,采用CO2气体保护焊对高强调质钢BWELDY960QL进行了焊接.结果表明,BWELDY960QL钢焊接接头的焊缝区由针状铁素体加先共析铁素体及少量珠光体组成,晶粒细小且分布均匀;退火处理使针状铁素体数量明显增加,但退火温度过高,会使铁素体组织长大,出现一定数量的魏氏铁素体;母材与焊丝之间Cr含量存在较大的差异,退火使Cr由热影响区向焊缝迁移;经过退火处理后,焊接接头的力学性能得到明显改善,其中经过550℃退火后,焊件的综合力学性能最好.     

三明治铝合金结构激光焊接工艺研究

针对激光焊接6082三明治铝合金结构,系统地研究了T型接头组织特征及力学性能。实验结果表明:从焊缝中心区,到热影响区,最终到达母材硬度逐渐升高,焊缝中心硬度最小;不同实验条件下,焊缝到母材过程中组织变化显著,且存在各种不同的缺陷。     

铜/钢电子束自熔焊与间隙填丝焊焊缝成形研究

由于电子束自熔焊焊接过程中焊接接头间隙适应性效果差,在焊透的情况下极易产生焊缝表面下塌等缺陷,影响焊缝的成形质量和接头力学性能。课题组采用电子束间隙填丝焊焊接方法,分别以QCr0.8和304不锈钢为母材,紫铜焊丝作为填充材料,开展了电子束自熔焊和间隙填丝焊两种焊接试验。对比两种焊接方法下的焊缝成形质量,重点揭示了电子束间隙填丝焊接头成形特点。结果表明：电子束自熔焊存在明显的焊缝表面下塌缺陷,而电子束间隙填丝焊对接头间隙适应性效果非常好,可获得成形质量良好的焊缝;可以极大地改善焊缝表面下塌缺陷。在试验参数范围内,当间隙值为1.2 mm时,电子束间隙填丝焊焊缝表面下塌量仅有0.1 mm,对应的接头最高抗拉强度为240 MPa,全面优于铜/钢电子束自熔焊接头。     

车灯面罩热板焊接温度场CAE模拟

针对塑件热板焊接中温度控制不精确影响焊接质量，且容易在塑料件上产生残余应力的情况，课题组对车灯面罩热板焊接的温度场进行了研究。基于ANSYS仿真平台对车灯面罩热板焊接进行温度场仿真分析，通过建立合理有效地温度场仿真模型得到了面罩热板焊接后的温度场分布，并通过实验验证了焊接过程中温度载荷、边界条件设置的合理性及仿真结果的正确性，最终得出车灯面罩热板焊接的仿真计算可行的结论。     

不锈钢真空钎焊管板连接微观特征及残余应力有限元分析

采用拉伸试验机对304不锈钢管板结构真空钎焊强度进行了试验,运用金相和EDS方法分析了钎焊接头的微观组织特征。运用有限元ANSYS软件对微小尺寸不锈钢管板结构在真空钎焊过程中产生的残余应力进行了模拟。结果表明,应力集中出现在管板连接钎焊接头处,有限元分析获得了该处的残余应力分布规律。     

用数值模拟方法优化列车转向架侧梁焊接工艺的研究

基于ANSYS平台热弹塑性有限元分析,利用APDL语言,采用单元生死技术模拟焊缝形成过程,对B型列车14 t转向架侧梁的焊接残余应力与变形进行了模拟。结果显示,侧梁沿x方向(即焊缝方向)产生了收缩,两端向中心的收缩量大致相等,其值分别为0.846 mm和－0935 mm;在y方向上,上盖板沿y的负方向产生了较大的变形,其值为－1.548 mm,下盖板的位移较小,最大值仅为0.213 mm;z方向上,由于约束较强,其变形值较其它方向相比大约小一个数量级。等效残余应力在焊缝上最大,其峰值约为     

钛合金电子束焊接接头疲劳试验数据统计分析

本文利用国际焊接学会推荐的统计方法，对BT20钛合金电子束焊接接头焊态和焊后电子束局部热处理两种试样的疲劳试验结果进行了统计处理与分析．结果表明：对于BT20钛合金母材和电子束对接接头可以按铝合金参考FAT80级S—N曲线进行疲劳设计．建议在对BT20薄板进行电子束焊接和电子束局部热处理时应采取必要措施，以保证将焊接变形控制到最小程度，从而提高其疲劳强度．     

膜式水冷壁焊接变形热弹塑性有限元分析

结合数值计算的方法,对焊接过程中的温度场应力场进行实时模拟研究,提出了基于ANSYS的焊接温度场应力场模拟分析方法,并针对膜式水冷壁多道焊接问题进行了实例计算。建立的焊接温度场应力场模拟分析方法,可为优化焊接结构工艺和规范焊接参数提供理论依据和指导。利用本文模拟分析方法,可以对焊接过程的热应力及残余应力进行预测,为进一步的研究打下基础。     

表面张力对激光深熔焊熔池小孔的影响

为了探究表面张力对于激光焊接熔池的影响，课题组使用移动旋转高斯体热源来简化焊接的热过程，建立数学模型，获得了奥氏体不锈钢深熔焊接过程中动态熔池的温度场以及流场分布；同时以奥氏体不锈钢为基板进行激光焊接试验，试验得到的焊缝横截面尺寸同模型计算结果得到的熔池尺寸相吻合，验证了模型的可靠性；以此为基础对2种不同表面张力系数下激光焊接熔池过程进行仿真。研究结果表明：激光深熔的过程中，表面张力系数较小时，焊接小孔深度较深，有利于热量向钢板厚度方向传递，增大了熔池深度，但是降低了焊接小孔的稳定性。因此，可以通过改变表面张力系数来调整熔池的流动行为，提高焊接质量。     

基于有限体积应变能密度法的钎焊接头疲劳寿命研究

为了评估钎焊接头的疲劳寿命，课题组构建了不锈钢钎焊接头的疲劳寿命模型。首先通过拉伸实验和低周疲劳实验获得不锈钢钎焊接头的基本性能和疲劳数据，再运用基于缺口应力强度因子（notch stress intensity factor，NSIF）的有限体积应变能密度法，结合有限元和理论计算结果，并综合考虑钎焊后的残余应力来评估钎焊接头的疲劳寿命。有限元计算结果表明NSIF能够准确描述焊缝附近的残余应力，并且应变能密度对网格精度敏感性较低。最后将疲劳实验结果与计算得到的应变能密度相结合，搭建出总应变能密度和疲劳寿命关系模型，为不锈钢钎焊接头寿命评估提供了一种简单高效的方法。     

LCCE焊接熔深特性研究

选用直长型ＬＣＣＥＪ４２２和普通Ｊ４２２焊条对Ｑ２３５钢焊接，分析对比焊接质量和接头显微组织，测试其力学性能，研究熔深特性。结果表明：两种接头质量均符合要求，ＬＣＣＥ焊缝组织细小致密，焊接接头的延性、韧性优于普通焊。在大电流焊接时，ＬＣＣＥ具有深熔特性，当电流１３５Ａ，预留间隙４ｍｍ时可一次焊透１２ｍｍ原的钢板，并在实际生产中得到应用。