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预测薄板搭接接头焊接变形的高精度二维壳模型 被引量：1
1
作者 李娅娜 尹幸福 张生芳 《机械工程材料》 北大核心 2025年第8期79-85,共7页
以薄板搭接接头为研究对象,分别基于热弹塑性法和温度载荷法建立三维有限元模型和二维壳有限元模型;采用二维壳模型,改变搭接区域单元连接方式(壳单元、CE单元、CP位移耦合和梁单元)进行薄板搭接接头焊接变形模拟,确定最佳单元连接方式... 以薄板搭接接头为研究对象,分别基于热弹塑性法和温度载荷法建立三维有限元模型和二维壳有限元模型;采用二维壳模型,改变搭接区域单元连接方式(壳单元、CE单元、CP位移耦合和梁单元)进行薄板搭接接头焊接变形模拟,确定最佳单元连接方式,并利用所建三维模型模拟得到的固有应变对优化单元连接方式的二维壳模型进行修正;采用修正二维壳模型对焊接变形进行预测和试验验证,并与三维模型预测方法进行了对比,分析了二维壳模型中焊缝附近网格尺寸与固有应变的关系。结果表明:CP位移耦合连接方式为最佳单元连接方式。采用优化单元连接方式的二维壳模型模拟得到搭接接头上下母材侧边(平行于焊接方向,距焊缝中心125,62.5 mm)最大角变形与试验结果的相对误差分别为1.73%,2.81%,模型预测焊接变形的准确性高。与三维模型相比,二维壳模型的网格数量和计算时间均减少了90%以上,并且计算精度与三维模型相当。固有应变的校核系数与焊缝附近网格尺寸的1.085次幂成倒数关系;当焊缝附近网格尺寸为15 mm时,模拟得到角变形的最大相对误差仅为6.67%。 展开更多
关键词 温度载荷法 搭接接头 焊接变形 固有应变
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焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力的影响
2
作者 曹宇光 王宇 +3 位作者 赵前坤 王中正 甄莹 任辰一 《焊接学报》 北大核心 2025年第10期15-23,共9页
针对焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力影响尚不明确的问题,建立了动态断裂有限元模型,研究了焊接残余应力作用下含裂纹环焊缝管道的承载特性.动态断裂有限元模型基于全尺寸管道焊接试验验证的残余应力场,采用子模型技术实现了焊... 针对焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力影响尚不明确的问题,建立了动态断裂有限元模型,研究了焊接残余应力作用下含裂纹环焊缝管道的承载特性.动态断裂有限元模型基于全尺寸管道焊接试验验证的残余应力场,采用子模型技术实现了焊接残余应力场的传递.同时,考虑到环焊缝管道中母材、焊缝和热影响区的材料性能差异,利用小冲杆试验获取了环焊缝各区域的弹塑性力学性能参数,并通过三点弯曲试验的有限元试算标定了相应区域的Gurson-Tvergaard-Needleman(GTN)损伤参数.基于动态断裂有限元模型,研究焊接残余应力对含裂纹环焊缝管道承载能力的影响.结果表明,焊接残余应力集中于焊缝,内表面轴压应力随距焊缝中心距离先升后降,环向应力由拉应力快速转为压应力.焊接残余应力对管道的最大承受拉伸载荷和失效时裂纹嘴张开位移的影响较小.管道所能承受的临界位移和拉伸应变能力(tensile strain capacity,TSC)受到焊接残余应力的影响而分别下降12.42%和13.04%,表明焊接残余应力的存在会降低管道抵抗拉伸断裂的承载力. 展开更多
关键词 管道断裂模型 环焊缝 裂纹缺陷 焊接残余应力 Gurson-Tvergaard-Needleman模型
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超声冲击下Q420/ZG300焊接接头表层残余应力场数值分析
3
作者 杨波 甘进 +4 位作者 刘华兵 张晋晗 贾青青 姜传海 全顺红 《表面技术》 北大核心 2025年第3期182-192,共11页
目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采... 目的模拟超声冲击作用下Q420/ZG300厚板异种钢焊接接头残余应力场数值及分布规律,以评估其表层残余应力场改善情况。方法首先,建立厚板异种钢温度-位移顺序耦合模型,针对厚板焊接模拟难收敛和计算时间长等难题,对焊道进行简化合并和采用瞬间热源模型,模拟得到焊接残余应力场。然后,在此基础上建立焊接-超声冲击耦合模型,分析不同超声冲击工艺对残余应力场的影响。结果焊后在焊缝和热影响区存在较高的残余拉应力,其峰值可达467MPa。经超声冲击处理后,过渡区表层一定深度范围内的残余拉应力转变为压应力,最大压应力出现在表层或次表层,随着深度增加,压应力不断减小,直至出现拉应力。在振幅为15μm和冲击针直径为4mm时,最大残余压应力为333MPa,压应力影响深度可达0.96mm。当振幅和冲击针直径增大时,影响深度也随之增加。当冲击针间距增大时,影响深度先减小后增大,但增大效果不明显。试验测量结果与模拟值具有良好的对应趋势,验证了模拟方法的可靠性。结论超声冲击能在厚板异种钢接头表层引入残余压应力,振幅和冲击针直径增大可提高压应力影响深度,而冲击针间距需适当控制以保证压应力场效果。 展开更多
关键词 超声冲击 异种钢 厚板焊接接头 残余应力 有限元分析
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多层感知机和支持向量机回归算法预测T型接头固有应变对比研究
4
作者 康俊涛 韦朝校 《机械工程学报》 北大核心 2025年第18期181-189,共9页
传统的固有应变法为了保证获取的固有应变准确性,大多采用热弹塑性有限元法求取。然而,采用热弹塑性有限元法求取T型接头的固有应变会耗费大量的时间。为了提高T型接头固有应变的获取效率,并保证其准确度,获取了44组T型接头焊接实验的... 传统的固有应变法为了保证获取的固有应变准确性,大多采用热弹塑性有限元法求取。然而,采用热弹塑性有限元法求取T型接头的固有应变会耗费大量的时间。为了提高T型接头固有应变的获取效率,并保证其准确度,获取了44组T型接头焊接实验的固有应变值,并基于实验的数据,分别采用多层感知机和支持向量机回归算法对T型接头的横向和纵向固有应变值进行了预测,对比分析了两种算法预测结果的准确度。对于T型接头的横向和纵向固有应变预测,支持向量机回归算法的预测结果在数据测试集上的决定系数R^(2)分别为0.998和0.974,多层感知机算法的预测结果在数据测试集上的决定系数R^(2)分别为0.985和0.945。结果表明,支持向量机回归算法相较于多层感知机算法预测T型接头的固有应变值更为准确。 展开更多
关键词 焊接变形 固有应变法 多层感知机 支持向量机回归 T型接头
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铝合金薄板焊接变形改进的数值模拟方法研究
5
作者 王林 苗玉刚 +3 位作者 卓振坚 邵丹丹 林春香 张本顺 《中国造船》 北大核心 2025年第3期1-12,共12页
针对铝合金薄板的焊接变形提出了基于固有应变理论的温度梯度-热应变法。采用热弹塑性有限元法并结合三维实体有限元模型对5052铝合金薄板对接焊变形进行非线性瞬态计算,获取相应的固有应变;分别采用两种形式的温度梯度-热应变法并结合... 针对铝合金薄板的焊接变形提出了基于固有应变理论的温度梯度-热应变法。采用热弹塑性有限元法并结合三维实体有限元模型对5052铝合金薄板对接焊变形进行非线性瞬态计算,获取相应的固有应变;分别采用两种形式的温度梯度-热应变法并结合壳单元有限元模型对相同结构的焊接变形进行线性计算。结果表明,采用逐步温度梯度-热应变法预测的焊接变形与试验和采用热弹塑性有限元法计算得到的结果一致,而计算时间显著缩短。 展开更多
关键词 铝合金薄板 焊接变形 数值模拟 壳单元 温度梯度-热应变法
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Q890q钢典型接头残余应力和变形的数值模拟
6
作者 常志军 么超逸 +1 位作者 毛峙溆 邓德安 《电焊机》 2025年第9期114-123,共10页
以通用有限元软件MSC.Marc为平台,采用热-弹-塑性有限元方法,对Q890q钢典型焊接接头的残余应力与变形进行数值模拟,并模拟了焊后热处理对焊接残余应力的影响。基于数值模拟结果,系统分析了静载条件下残余应力对Q890q钢平板对接接头承载... 以通用有限元软件MSC.Marc为平台,采用热-弹-塑性有限元方法,对Q890q钢典型焊接接头的残余应力与变形进行数值模拟,并模拟了焊后热处理对焊接残余应力的影响。基于数值模拟结果,系统分析了静载条件下残余应力对Q890q钢平板对接接头承载能力的影响。此外,以箱型接头为研究对象,讨论了外部拘束和接头尺寸效应对Q890q钢接头残余应力和横向收缩变形量的影响。研究表明,Q890q钢平板对接接头焊缝及附近区域存在超过材料常温屈服强度的纵向拉伸残余应力,焊后热处理能够显著降低接头的残余应力。当对接接头受到平行于焊缝的静载拉伸载荷作用时,随着载荷的不断增大,纵向残余应力的峰值先略有增加后减小并稳定在单轴拉伸屈服强度的水平上,残余应力对接头的静载强度几乎没有影响。对于Q890q钢箱型对接接头而言,外部拘束会增加横向残余应力,减小横向收缩量,且拘束位置距焊缝越近,横向残余应力增加越显著,而横向收缩量也越小。 展开更多
关键词 Q890q钢 残余应力 横向收缩 外部拘束 数值模拟
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5A06铝合金预拉伸应力对焊接变形的影响
7
作者 胥锴 张书权 +2 位作者 王立跃 戈军委 付书豪 《黄河科技学院学报》 2025年第2期55-60,共6页
厚度为2mm和4mm铝合金试板在预拉伸应力作用下进行焊接试验,对焊接中预拉伸力采用测力计进行了测量,对焊后试板挠曲变形量和平面变形量进行了测定,展开了预拉伸应力演变规律的研究,探讨了预拉伸应力对铝合金焊接变形的影响。结果表明:... 厚度为2mm和4mm铝合金试板在预拉伸应力作用下进行焊接试验,对焊接中预拉伸力采用测力计进行了测量,对焊后试板挠曲变形量和平面变形量进行了测定,展开了预拉伸应力演变规律的研究,探讨了预拉伸应力对铝合金焊接变形的影响。结果表明:在一个焊接周期中,预拉伸应力呈波浪变化,先减小再变大;试板焊后挠曲变形量和平面变形量随着预拉伸应力的增加而减小,在相同预拉伸应力作用下,4mm厚的铝合金试板控制焊接变形的效果比2mm厚的试板明显得多。 展开更多
关键词 预拉伸焊接法 预拉伸应力 演变规律 焊接变形
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建筑外墙用高强钢结构的厚板窄间隙焊接数值模拟 被引量：2
8
作者 方伟国 陈忠源 王树彬 《兵器材料科学与工程》 北大核心 2025年第2期98-102,共5页
焊接过程中,在冷、热循环的影响下钢结构会产生残余应力,这将影响其腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能,对结构的强度造成危害。因此,利用数值模拟研究建筑外墙用高强钢结构在厚板窄间隙焊接时产生的残余应力。将高强钢结构厚板的基本参数... 焊接过程中,在冷、热循环的影响下钢结构会产生残余应力,这将影响其腐蚀、开裂、疲劳强度等力学性能,对结构的强度造成危害。因此,利用数值模拟研究建筑外墙用高强钢结构在厚板窄间隙焊接时产生的残余应力。将高强钢结构厚板的基本参数和窄间隙焊接参数输入Abaqus有限元软件,建立高强钢结构厚板试件的有限元模型,计算焊接热辐射与热对流的影响,分析材料宽厚比及焊缝宽度对残余应力的影响。结果表明:焊缝区的应力分布有别于母材区,较大宽厚比可以降低焊缝区的残余应力,试件在8 mm焊缝宽度下的残余应力分布更均匀。 展开更多
关键词 建筑外墙 高强钢结构厚板 窄间隙焊接 残余应力 数值模拟
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单筒排气管焊接有限元模拟及工序优化研究 被引量：1
9
作者 戴浩 韩海波 +4 位作者 刘湘波 高远洋 孙燕琼 池金虎 魏艳红 《材料导报》 北大核心 2025年第13期237-241,共5页
直升机薄壁排气管焊接结构正面临由焊接残余应力和变形引起的装配难、服役寿命短的问题。通过热弹-塑性有限元法对GH3030单筒排气管TIG焊接过程进行模拟、验证,并对排气管的两道焊缝设计六种焊接工序进行优化研究,以控制焊接残余应力及... 直升机薄壁排气管焊接结构正面临由焊接残余应力和变形引起的装配难、服役寿命短的问题。通过热弹-塑性有限元法对GH3030单筒排气管TIG焊接过程进行模拟、验证,并对排气管的两道焊缝设计六种焊接工序进行优化研究,以控制焊接残余应力及焊后变形。结果表明:单筒排气管采用先长后短的焊接顺序和焊接方向相反的工艺方案,其焊接应力更小,焊后变形改善效果显著。 展开更多
关键词 热弹-塑性有限元法 氩弧焊 GH3030镍基高温合金 残余应力 残余变形
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基于有限元方法的焊接残余应力检测虚拟仿真实验
10
作者 陈大志 刘艳 +3 位作者 曹玉洁 张鹏举 陈辉 陈静青 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第7期125-133,共9页
该文结合激光-MAG复合焊接的焊接特性,以16MnR钢为研究对象,基于有限元方法设计了焊接残余应力检测虚拟仿真实验。建立了激光-电弧复合焊接热-力耦合的有限元模型,研究了在焊接热循环作用下的温度和应力的演变规律,分析了工件焊后残余... 该文结合激光-MAG复合焊接的焊接特性,以16MnR钢为研究对象,基于有限元方法设计了焊接残余应力检测虚拟仿真实验。建立了激光-电弧复合焊接热-力耦合的有限元模型,研究了在焊接热循环作用下的温度和应力的演变规律,分析了工件焊后残余应力的分布规律,并用实测的焊缝熔池形貌和焊后残余应力对模拟预测结果进行了验证。结果表明,在温度场计算的基础上对16 MnR钢进行焊接应力场的计算,得到的焊接横向残余拉应力较大的区域集中分布在焊缝两侧的热影响区,最大值为318.59MPa;而较大的纵向残余拉应力主要分布在焊缝及近缝区位置,焊趾处纵向拉应力达到峰值,其值为503.89MPa。该模拟结果与试验测试激光-MAG复合焊接残余应力整体上具有较好的一致性。通过该实验项目的开展,学生可以深入理解焊接残余应力对焊接质量和结构完整性的影响,能够将残余应力理论知识与实际残余应力检测操作相结合,有助于学生形成系统的知识体系,提高解决问题的能力。 展开更多
关键词 虚拟仿真 有限元方法 残余应力 激光-MAG复合焊接
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基于数值模拟的Ti-6Al-4V合金接头等效残余应力及缺陷分析 被引量：1
11
作者 于鹏海 刘正林 +4 位作者 唐新新 陈立佳 阿廖沙·安德烈 张宇鹏 秦彬皓 《焊接》 2025年第6期7-15,22,共10页
【目的】旨在探究钨极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas arc welding,TIG)焊接Ti-6Al-4V钛合金过程中热输入对等效残余应力的影响。【方法】选用3 mm厚Ti-6Al-4V钛合金作为研究对象,进行焊接过程模拟仿真,预测不同参数下模型等效残余... 【目的】旨在探究钨极惰性气体保护焊(Tungsten inert gas arc welding,TIG)焊接Ti-6Al-4V钛合金过程中热输入对等效残余应力的影响。【方法】选用3 mm厚Ti-6Al-4V钛合金作为研究对象,进行焊接过程模拟仿真,预测不同参数下模型等效残余应力分布。【结果】结果表明,3 mm厚Ti-6Al-4V模型焊后等效残余应力大小与焊接热输入成正比关系。模型横向等效残余应力最大值位于焊缝区及近焊缝区,并沿两侧逐渐递减。纵向等效残余应力呈现中部大、两端小的“山峰”状分布。选取不同参数下所得模型的焊缝视图切片表明,横向应力集中于中部及两端。同时,切片分析中可发现,部分焊接参数下焊缝剖面位置出现特殊异常斑点,其类似一种由于焊接热输入过大引起的焊接缺陷。【结论】通过选用双椭球模型作为热源,并通过添加生死单元实现焊缝区域填充,使得等效残余应力预测精度均达到85%以上,可为实际焊接优化提供有效思路。 展开更多
关键词 钨极氩弧焊 钛合金 数值模拟 等效残余应力 焊接缺陷 温度场
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焊后热处理对塔机K型焊接节点疲劳寿命的影响
12
作者 吴慧娟 孙菁笛 +3 位作者 吕世宁 吴靖凯 高有山 王爱红 《金属热处理》 北大核心 2025年第6期242-248,共7页
为了评估残余应力及焊后热处理对塔式起重机疲劳寿命的影响程度,以塔机疲劳危险位置焊接节点为研究对象,建立了带有焊缝结构的K型焊接管节点模型,对其进行了基于生死单元法的焊接温度场、应力场模拟计算。研究了焊后热处理对焊接节点残... 为了评估残余应力及焊后热处理对塔式起重机疲劳寿命的影响程度,以塔机疲劳危险位置焊接节点为研究对象,建立了带有焊缝结构的K型焊接管节点模型,对其进行了基于生死单元法的焊接温度场、应力场模拟计算。研究了焊后热处理对焊接节点残余应力的影响。通过名义应力法对不同热处理工况下结构的疲劳寿命进行评估。结果表明,焊后热处理可以有效降低残余应力,残余应力下降速率随着热处理温度升高而降低。在考虑残余应力的情况下,结构疲劳寿命大幅下降,焊后热处理可在一定程度上提高结构的疲劳寿命。 展开更多
关键词 K型焊接管节点 残余应力 热处理 疲劳寿命预测
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套筒对接焊工艺及后热消除残余应力研究
13
作者 徐和林 王江华 《精密成形工程》 北大核心 2025年第5期188-196,共9页
目的在采用单面V形锁底坡口的条件下,探索自动环缝焊接机器人批量焊接27SiMn套筒时的工艺参数及焊后接头性能;研究接头的残余应力分布情况并探究适合批量生产的后热措施以消除残余应力。方法设计一种单面V形锁底坡口作为27SiMn套筒焊缝... 目的在采用单面V形锁底坡口的条件下,探索自动环缝焊接机器人批量焊接27SiMn套筒时的工艺参数及焊后接头性能;研究接头的残余应力分布情况并探究适合批量生产的后热措施以消除残余应力。方法设计一种单面V形锁底坡口作为27SiMn套筒焊缝对接坡口,利用环焊缝自动焊接设备、CO_(2)气体保护焊对该类套筒坡口进行27SiMn套筒焊接试验,对不同工艺参数下的接头性能进行测试;采用粘贴应变片的方法测得接头的残余应力,并利用电磁感应加热+岩棉包覆保温缓冷的后热处理方式消除残余应力。结果当焊接电流为240 A时,接头抗拉强度为783.38 MPa,屈强比为0.76;组织为铁素体+贝氏体,随着焊接电流的增大,微观组织中出现马氏体,表面硬度增大。焊态下最大残余应力出现在焊缝中心,轴向残余应力较大而环向残余应力较小,最大轴向残余应力为453.6 MPa压应力,在距离焊缝60 mm处,残余应力降至50 MPa左右;环向应力在焊缝中心处为拉应力而在热影响区为压应力;采用电磁感应加热+岩棉包覆保温2h的后热方式消除了接头残余应力,接头最大轴向残余应力下降约72.2%。结论当采用本文设计的V形锁底坡口作为27SiMn套管焊缝坡口时,能够实现接头自动化、高效率的批量焊接,同时焊接最适宜电流为240 A;27SiMn套管焊接后的残余应力较大,需进行进一步消除处理,轴向残余应力较大,以压应力为主,环向残余应力较小,本文采用的电磁感应加热+岩棉包覆保温的方式能够适应批量生产,同时具有较高的经济性。 展开更多
关键词 套筒 单面V形锁底坡口 批量焊接 焊缝接头 焊接工艺参数 残余应力
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镍基合金600裂尖蠕变率对应力腐蚀裂纹扩展速率的影响
14
作者 杨宏亮 薛河 +1 位作者 王正 张雨彪 《锻压技术》 北大核心 2025年第1期231-238,共8页
为了简化镍基合金600的应力腐蚀裂纹扩展速率定量计算模型,在分析Ford-Andresen模型的基础上,以应力腐蚀裂纹尖端的蠕变率作为裂纹扩展的主要驱动力,提出以材料裂尖蠕变率代替Ford-Andresen模型中的裂尖应变率,获得以裂尖蠕变率为力学... 为了简化镍基合金600的应力腐蚀裂纹扩展速率定量计算模型,在分析Ford-Andresen模型的基础上,以应力腐蚀裂纹尖端的蠕变率作为裂纹扩展的主要驱动力,提出以材料裂尖蠕变率代替Ford-Andresen模型中的裂尖应变率,获得以裂尖蠕变率为力学参量的应力腐蚀裂纹扩展速率定量预测模型。以镍基合金600的蠕变特性及其力学参量为基础,通过有限元模拟获得裂尖应力与裂尖应力强度因子的关系,进一步简化并建立了以裂尖应力强度因子为表征的蠕变率定量计算模型。结果表明:镍基合金600的蠕变应力指数和蠕变系数越大,裂尖蠕变率越大,增大了裂纹扩展驱动力,加速了裂纹扩展,且材料的硬化指数对裂尖蠕变率和裂纹扩展速率的影响较大,但裂纹扩展速率随着裂尖电流衰减指数的增大而减小;以应力强度因子为力学参量的裂纹扩展速率计算模型不仅简化了裂尖应变率的计算,而且也在一定程度上解决了裂尖应变率难以准确获得的问题。 展开更多
关键词 镍基合金600 应力腐蚀开裂 裂纹扩展速率 应变率 应力强度因子 蠕变率
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电弧增材制造残余应力与变形调控研究进展
15
作者 李璇 陈勇 +1 位作者 陈辉 熊俊 《材料工程》 北大核心 2025年第5期35-45,共11页
电弧增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)以电弧为载能束逐层熔化金属丝材,适合中大尺寸复杂金属构件的快速制造,因其成形效率高、制造成本低、材料利用率高等优势,在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。残余应力与变... 电弧增材制造(wire arc additive manufacturing,WAAM)以电弧为载能束逐层熔化金属丝材,适合中大尺寸复杂金属构件的快速制造,因其成形效率高、制造成本低、材料利用率高等优势,在航空航天、国防领域具有广阔的应用前景。残余应力与变形调控是推进金属构件WAAM高效、高质量发展与应用必须解决的关键科学与技术难题。本文探讨了WAAM残余应力与变形的产生机制及影响因素,分析对比了残余应力与变形的实验测量与数值模拟方法,并对WAAM沉积前、中、后不同阶段控制残余应力与变形的方法进行了系统总结。最后指出数值模拟、机器学习、现场诊断及控制是未来WAAM残余应力与变形调控的重点研究方向。 展开更多
关键词 电弧增材制造 残余应力 变形 测量技术 数值模拟 调控方法
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拘束和拘束位置对超高强钢T型接头残余应力和焊接变形的影响
16
作者 王重阳 尼军杰 +3 位作者 张海燕 高站起 黄智泉 邓德安 《中国表面工程》 北大核心 2025年第1期241-254,共14页
21世纪以来,超高强钢得到越来越广泛的应用,但其在焊接时会产生更高的残余应力和更显著的焊接变形,这成为制约其应用的一个难题。随着仿真理论的发展,数值模拟技术已成为确定焊接接头甚至大型焊接结构残余应力和焊接变形的一种可靠有效... 21世纪以来,超高强钢得到越来越广泛的应用,但其在焊接时会产生更高的残余应力和更显著的焊接变形,这成为制约其应用的一个难题。随着仿真理论的发展,数值模拟技术已成为确定焊接接头甚至大型焊接结构残余应力和焊接变形的一种可靠有效的方法。针对某特种车辆用1600 MPa级超高强钢,采用拉伸试验和热膨胀试验获得其常温及高温屈服强度、相变温度点和热膨胀系数等性能参数,建立超高强钢材料模型和相变模型。以SYSWELD焊接有限元软件为平台,开发考虑超高强钢固态相变的“热-冶金-力学”多场耦合的有限元计算方法。采用该方法模拟超高强钢T型接头在自由状态和不同拘束位置下的残余应力和焊接变形。基于数值模拟结果,讨论结构拘束及其拘束位置对残余应力和焊接变形的影响。数值模拟结果表明,结构拘束会增大T型接头的纵向拉伸和压缩应力峰值,减小横向拉伸应力峰值,同时减小压缩塑性应变、横向收缩和角变形,而这一影响在拘束位置距离焊缝更近时会更显著。对于拘束和拘束位置的数值模拟研究,将为超高强钢残余应力和焊接变形的控制提供理论依据。 展开更多
关键词 超高强钢 拘束 T型接头 残余应力 焊接变形
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S32101双相不锈钢U形坡口激光填充焊接热力仿真分析
17
作者 张光亮 朱加雷 +3 位作者 赵晓鑫 苏玉昆 赵成露 黄钰珊 《精密成形工程》 北大核心 2025年第4期150-159,共10页
目的研究多层多道激光焊接填丝熔覆下6 mm深的U形坡口S32101双相不锈钢的温度及应力应变变化。方法使用有限元商业软件ABAQUS建立焊接有限元分析模型,分析S32101双相不锈钢U形坡口焊接过程中瞬时温度场和应力场的行为,并与实际焊接过程... 目的研究多层多道激光焊接填丝熔覆下6 mm深的U形坡口S32101双相不锈钢的温度及应力应变变化。方法使用有限元商业软件ABAQUS建立焊接有限元分析模型,分析S32101双相不锈钢U形坡口焊接过程中瞬时温度场和应力场的行为,并与实际焊接过程中DH8302动态信号测试仪测得的应变结果进行比对分析。结果随着热源的加载,焊接试板厚度方向的温度梯度逐渐升高,并向焊缝周围扩散,温度以焊缝为对称轴呈对称分布。将模拟得到的焊缝温度云图与试验中观察到的金相焊缝形状进行比较,确认了数值模拟所使用的热源模型和材料参数的正确性和合理性。各区域的应力场呈对称分布,随着焊接道数的增加,热源提供的能量以热传导和热辐射的形式向周围传递热量,焊接试板温度逐渐升高,且温度分布不均匀,导致产生内部残余应力,高应力值区域集中在焊道两端的坡口位置。热源极高的能量使熔池熔化,降低了前面焊道的应力水平。结论通过有限元计算研究了S32101双相不锈钢激光填充焊接过程中温度场和应力场的分布规律,为优化焊接工艺和规划焊接参数提供了理论指导。 展开更多
关键词 S32101双相不锈钢 数值模拟 温度场 应力场 热源
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超声焊接纯铜过程塑性变形与微观组织演变
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作者 李欢 李俊 +3 位作者 李哲 伍世英 许林倩 王善林 《焊接学报》 北大核心 2025年第9期93-101,122,共10页
焊接界面塑性变形及晶粒组织演变决定了超声波焊接纯铜接头形成过程,目前对纯铜超声波焊接机理认识有限.首先建立纯铜超声波焊接有限元模型,探究焊接温度场和塑性应变分布规律,其次将模拟温度及塑性应变结果与动态再结晶理论结合,分别... 焊接界面塑性变形及晶粒组织演变决定了超声波焊接纯铜接头形成过程,目前对纯铜超声波焊接机理认识有限.首先建立纯铜超声波焊接有限元模型,探究焊接温度场和塑性应变分布规律,其次将模拟温度及塑性应变结果与动态再结晶理论结合,分别采用有限元法、元胞自动机法模拟了焊接过程的动态再结晶及晶体长大过程.结果表明,材料晶粒的不规则分布,导致材料在焊头下方、焊接界面及底座上方处的材料塑性变形有明显差异.工件与焊头及底座接触的区域产生了超细的动态再结晶晶粒,在焊接时间0.19 s之后整个焊接区域发生了动态再结晶,且上工件的动态再结晶时间长于下工件.粗的晶粒分布于焊头接触面的铜侧,而焊接界面处为细小的晶粒.模拟的塑性变形分布规律与试验的维氏硬度分布存在近似性,此外模拟的晶粒长大过程与试验也基本一致,较好模拟了超声作用下的纯铜塑性变形与晶粒组织演变过程. 展开更多
关键词 超声金属焊 纯铜 有限元法 塑性变形 晶粒组织
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基于有限元方法的油管环状支撑焊接残余应力研究
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作者 廖庭发 周林慧 +2 位作者 施睿赟 冯嘉楠 余光伟 《热加工工艺》 北大核心 2025年第18期146-152,共7页
针对调距桨轴内油管环状支撑结构的焊接残余应力情况展开有限元分析,建立环状支撑油管焊接有限元模型,采用四椭球热源模型和生死单元技术模拟焊缝的焊接热输入,并根据焊接应力场的仿真计算结果与试验测试的数据对比校核有限元模型,重点... 针对调距桨轴内油管环状支撑结构的焊接残余应力情况展开有限元分析,建立环状支撑油管焊接有限元模型,采用四椭球热源模型和生死单元技术模拟焊缝的焊接热输入,并根据焊接应力场的仿真计算结果与试验测试的数据对比校核有限元模型,重点探究焊接相关参数(焊接顺序、焊接速度等)对焊接残余应力的影响。结果表明:轴内油管焊接的最大等效残余应力大都分布在支撑条端部油管附近。在不同焊接顺序下,在成对焊缝的焊接顺序下能够获得质量更好的接头;在不同焊接速度下,在保证焊料填充和焊缝形貌的基础上,可以适当提升焊接速度来保证焊接质量。 展开更多
关键词 有限元计算 油管 椭球热源 残余应力
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