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。     

基于线路实测动应力谱的重载电力机车车体疲劳寿命预测

在考虑影响焊接接头疲劳强度影响因素和小应力对损伤影响的基础上,利用残余应力系数将焊接接头应力比R=0.5的S-N曲线修正为对称循环(即R=-1)下结构的S-N曲线。根据平均应力敏感系数将雨流计数分级的线路实测非对称循环应力谱转化为对称循环下应力谱,基于铁道车辆焊接结构疲劳强度评估原理和Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,提出焊接结构疲劳寿命预测方法,求得变幅应力谱的线性累积损伤和,以及由此导出指定寿命下的等效应力,评估车体结构的疲劳寿命是否满足设计要求。对车体结构典型测点I和测点II的分析结果表明:车体结构的疲劳寿命满足设计要求,同时将线路测试应力谱外推到考虑小应力影响确定的许用损伤和,得出车体结构的最大运营里程数,为达到设计寿命的重载电力机车车体结构进一步延长使用寿命提供了理论依据。     

焊缝宽度对碳钢对接接头残余应力分布的影响

针对当前大量焊接结构采用对接接头形式，存在焊缝宽度影响结构表面残余应力分布的问题，课题组结合有限元仿真软件ABAQUS建立了一种利用双椭球摆动热源进行窄间隙焊接的平板对接模型，并使用焊缝非线性的热弹塑性有限元法，计算出Q235A钢在4种不同焊缝宽度下对接焊接接头的残余应力分布。计算结果表明：小尺寸焊缝宽度的对接接头在焊缝中心和热影响区存在超过屈服强度级别的残余拉应力；大尺寸焊缝宽度则会导致不利的横向残余拉应力。因此，在进行焊接结构设计时，选取中等焊缝宽度可以提高焊接结构的力学性能。     

局部激光表面处理对7075铝合金疲劳性能影响的研究

7075铝合金以其独特的性能广泛应用于载运工具各个行业中,但是,铝合金在焊接后会出现疲劳强度降低的现象,这对载运工具的安全性产能生了消极影响。针对这一现象,采用局部激光表面处理法来改善7075铝合金的疲劳性能。对未处理试样和局部激光表面处理后试样的疲劳裂纹扩展速率的研究表明,局部激光表面处理能有效降低疲劳裂纹扩展速率,提高疲劳寿命。ANSYS有限元残余应力分析及硬度试验表明,局部激光表面处理后试样上形成的残余应力场和局部软化现象是疲劳裂纹扩展速率降低的主要因素。     

基于AAR标准的石砟漏斗车疲劳寿命评估

AAR评定标准由北美铁路协会制定,可用于铁路货车寿命疲劳评估。以某公司正在研制的米轨石砟漏斗车为例,使用ANSYS Workbench建立了该车的有限元模型,分别进行了垂向静载、纵向拉伸、纵向压缩和扭转4种工况下的应力分析,选取100 t无盖漏斗车相应载荷谱,以名义应力法和Miner线性累积损伤理论进行计算,基于AAR标准编写了寿命评估Matlab程序,评估结果表明寿命满足设计要求。     

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。     

5052铝合金搅拌摩擦焊残余应力场数值模拟研究

针对目前铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力过大，且内部残余应力难以测量的现象，课题组提出了基于热弹塑性法和顺序热力耦合方式的搅拌摩擦焊应力模拟的热源模型、边界条件模型和有限元模型，采用正交设计的方法对影响残余应力3个主要因素进行数值模拟的设计，并对模拟结果进行试验验证。模拟与试验结果均表明合适的焊接参数（转速取1 000 r·min-1，焊速取120 mm·min-1，预热时间取3 s）能有效减小5020铝合金搅拌摩擦焊的焊后残余应力，且数值模拟得到残余应力与实际焊后残余应力结果较为吻合。     

高压容器筒体与封头连接区的疲劳计算

在高压容器筒体与封头连接区,由于几何形状的不连续容易产生应力集中并伴随有疲劳现象,因此对此类部件进行疲劳寿命评估是分析设计的一个重点。文章首先利用有限元软件对该结构进行了计算,结果显示在过渡段与筒体的连接处应力值最大。并针对该应力条件,参照JB473295对该部件进行了疲劳计算。最后通过有限元结构疲劳分析加以验证。     

矿用自卸车车架振动疲劳寿命分析

为预测某矿用三轴重型自卸车车架的疲劳寿命，在Hypermesh中综合运用壳单元，实体单元，梁单元，焊接单元，刚、柔性连接单元等多种单元建立完整车架有限元模型，分析强度之后对其进行频响分析，得到车架载荷输入与结构应力之间的传递函数；在Nastran中生成车架MNF中性文件，在ADAMS/CAR中建立整车刚柔耦合模型，得到相应的载荷时程曲线，将其进行快速傅里叶变换结合频响分析结果，准确地预估车架疲劳寿命。     

热老化氧化铈填充硫化天然橡胶单轴疲劳有限元研究

通过加速热老化方式在60℃、80℃、100℃下对氧化铈填充硫化天然橡胶进行了24h的热老化处理,并且对热老化后的橡胶试件进行了单轴疲劳试验.提取并采用疲劳试验结果中应变范围0-175%的单轴拉伸数据,在等效应力状态推导下获得相应的等双轴数据,利用FEA软件建立了可以有效地描述氧化铈填充硫化天然橡胶热老化后材料属性的有限元模型,根据疲劳加载条件模拟获得的应力计算结果与试验结果偏差在10%以内,为下一步的疲劳寿命预测提供可靠的数据模型支持.     

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     

低载强化对圆柱齿轮残余应力影响的试验研究

以经过表面工艺处理的高强度齿轮单齿弯曲为例,试验研究了疲劳极限以下小载荷强化和疲劳损伤载荷对齿根残余应力的影响.结果表明,经过强化小载荷对反复锻炼后,单齿弯曲疲劳强度和疲劳寿命还能够得到强化和提高;小载荷的反复锻炼不会影响和破坏齿根表面的残余应力;疲劳极限附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期对齿根的残余应力没有显著影响;屈服强度附近的损伤载荷加载到疲劳寿命中期,齿根的残余应力明显衰减.     

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。     

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。     

电极形状对铝合金薄板凸焊影响的有限元分析

凸焊过程的焊接电流和焊接压力是影响焊接结构质量的重要工艺参数.利用有限元分析软件Simufact-welding建立了多场耦合的凸焊有限元仿真模型,研究了6063铝合金薄板凸焊过程中电极形状对焊核尺寸和残余应力的影响.结果表明,当焊接电流35kA、焊接压力5kN时,采用C型电极能够在相同的电流和压力下,得到最小的焊核尺寸以及最小的接头变形量.经过实验对比,发现C型电极的变形量最小而D型电极的变形量最大,其仿真结果基本能够代表实验结果,因此,该仿真方法能够较为准确地为真实焊接过程提供方向性指导.     

夹层橡胶垫的轴对称有限元分析

建立了简化的夹层橡胶垫在轴压下的有限元计算模型，并进行了计算，同时还进行了应变分析实验研究，和计算结果进行了对比，二者符合良好．     

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.     

C—P混杂纤维混凝土疲劳变形规律研究

分析了碳纤维，聚丙烯纤维浊杂纤维混凝土弯曲疲劳变形的构成及其演变规律，讨论了混杂纤维增强混凝土在高频循环荷载作用下疲劳残余应变累积，循环应变幅值演化及疲劳总应变幅值发展的特性，建立了ＨＦＲＣ材料的弯曲疲劳变形模型。     

风力机塔筒结构纵焊缝疲劳寿命预测

塔筒作为大型风电机组的重要基础部件,其焊接部分的疲劳性能直接影响风电机组的安全可靠运行。提出了预测塔筒结构纵焊缝疲劳寿命的方法,在其满足极限强度的前提下,通过DIN18800-4截面应力计算获得各工况时序应力,结合雨流计数法和Miner线性累积损伤理论,预测塔筒纵焊缝疲劳寿命。结果表明:塔筒结构满足设计要求,验证了该方法的可行性和有效性。     

钢轨波浪磨耗形成原因及预防

阐述了在列车荷载作用下，由于钢发内残余应力的变化，使轨头边缘区产生塑性注及轨头表面产生接触疲劳，从而导致负波形磨耗。