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．     

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。     

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。     

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。     

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.     

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     

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。     

求解路径对焊接接头热点应力计算结果影响的分析

焊接接头疲劳应力分析方法多种多样,热点应力法能很好通过有限元技术进行求解,但其受到很多因素的影响。本文通过有限元法在验证了热点应力法对网格非常敏感和外推法对其影响不大的情况下,重点分析了焊趾上峰值路径和中心路径取外推点进行热点求解所得热点应力的偏差,结果表明不同取值路径下的热点应力相差不大,对热点应力的影响有限。     

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.     

焊后热处理对7075铝合金搅拌摩擦焊接头组织及性能的影响

使用搅拌摩擦焊（FSW）设备对厚度为6 mm的7075高强铝合金平板进行对接试验。采用不同热处理工艺（固溶温度、时效时间）对接头进行热处理,并对不同热处理工艺下的接头进行微观组织观察和显微硬度测试。研究结果表明：7075铝合金FSW接头由焊核区（WNZ）、热机影响区（TMAZ）及热影响区（HAZ）组成,WNZ为细小均匀的等轴晶组织;热处理后接头WNZ部分晶粒发生粗化;随着固溶温度的升高,晶粒粗化程度增大;随着时效时间的延长,WNZ晶粒粗化程度变化不明显;FSW接头显微硬度分布呈“W”型,热处理后接头显微硬度均有不同程度的升高,随着时效时间的延长,接头的显微硬度先增大后减小;固溶温度490 ℃、时效温度120 ℃、时效时间24 h是厚度为6 mm的7075铝合金FSW接头的最佳热处理工艺参数。     

Al -Zn -Mg -Cu 合金晶格应变场的研究

对热处理后Al-Zn-Mg-Cu合金的晶格应变场的定量测量,可以较准确地揭示铝合金的强化机理。本文分别使用X射线衍射与会聚束电子衍射技术对在120℃时效处理14小时的Al-Zn-Mg-Cu合金产生的晶格应变进行测量计算。研究结果表明：通过X射线衍射与会聚束电子衍射测量 Al -Zn -Mg -Cu 合金的有效应力分别为105．44MPa 和110MPa,且会聚束电子衍射可以弥补X射线只能测量平均宏观应变的缺点,实现了铝合金微区晶格应变场的实际测量。这两种方法配合使用,为进一步揭示Al-Zn-Mg-Cu合金的强化机制奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

复合曲梁剪应力和径向应力的分析计算

在复合曲梁弯曲正应力研究的基础上,本文进一步给出其剪应力和径向应力的计算公式,从而使复合曲梁的应力问题全部得到解决.作为特例,也可以从本文所述公式得到单层匀质曲梁的相应公式.最后给出了计算实例.     

一种新型的高功率微波脉冲功率源研究

从微波器件角度提出一种新型脉冲功率源,采用脉冲空心变压器技术路线,通过特殊设计,使初级线圈不仅为次级线圈提供变化磁通,也产生脉冲高压,脉冲高压对脉冲形成线充电,然后产生微波器件需要的电子束,同时初级线圈也可以为微波器件提供相应较强的引导磁场,从而实现脉冲功率源同时为微波器件提供电子束和相应的引导磁场。该新型脉冲功率源可以在一定工作范围内较好地提高脉冲功率源的利用效率,尤其是在小型化结构方面更为明显。     

35钢代替16Mn用于钻杆管与法兰盘的对焊

本文介绍了35钢的钻杆管与35钢法兰盘对焊和16Mn钻杆管与35钢法兰盘对焊焊缝的力学性能的对比试验,在本厂同等焊接技术条件下得出:两者焊缝在热处理前后力学性能、显微组织相近,35钢钻杆管可以替代16Mn钻杆管.     

京津冀生态环境建设：现状、问题与应对

以一座钢管混凝土连续梁拱组合单线铁路桥为工程背景,采用先整体后局部的两步分析法,首先利用Midas/Civil软件建立全桥有限元模型,计算拱肋安装及后续施工阶段结构的受力状态,得到局部模型的力边界条件;然后利用ANSYS软件建立拱脚结点局部有限元模型,分析施工期间拱脚结点的局部应力分布规律和应力集中程度;最后将拱脚结点应力计算值与实测值进行比较。结果表明,拱肋与梁体间传力顺畅,拱脚混凝土基本处于受压状态;拱脚内侧与箱梁顶板交界处应力集中现象较明显;拱脚上部拱肋周围、拱脚前脚趾处及两拱脚之间箱梁顶板的局部区域出现较大的拉应力,建议在同类桥梁的设计中加强这些部位的构造措施和配筋。拱脚结点应力计算值与实测值比较接近,说明用实体有限元模型计算的局部应力是可靠的,可用于设计验算。     

基于有限元技术的锅炉水冷壁焊机关键部件研究

针对锅炉水冷壁焊机受力较大容易导致整机强度不够的问题,提出了锅炉水冷壁焊机机架的有限元分析方法。对危险横梁进行了详细的静态有限元数值分析,得到整体结构变形、等效应力云图和部分方向位移图。提出五种结构优化的方案,并进行了仿真分析,最终确定将横梁左右两侧改成封闭式结构这一最优方案。利用该方法设计制造锅炉水冷壁焊机样机,经实际生产运行满足企业要求。