国家自然科学基金(51375518)
- 作品数：10 被引量：62H指数：6
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- 考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法被引量：6
- 2017年
- 针对铝合金焊接接头的软化问题,通过采用合理材料模型对该问题进行了描述,并在此基础上开发了相应的热-弹-塑性有限元计算方法来预测铝合金薄板的焊接变形和残余应力.以TIG重熔铝合金薄板为例,模拟分析了焊接过程中的温度场、残余应力和焊接变形.同时,采用试验方法测量了焊件的挠曲变形.结果表明,考虑软化现象的有限元数值计算结果与试验测量结果更吻合,验证了提出材料模型和所开发的有限元计算方法的有效性;对于接头软化较为明显的铝合金材料,进行焊接残余应力的数值模拟时有必要建立反映接头软化的材料模型.
- 梁伟郭科峰龚毅卞功文
- 关键词：铝合金残余应力数值模拟
- 基于切断技术的固有变形获取方法研究被引量：2
- 2020年
- 固有变形逆解析法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法来获得铝合金或高强钢等轻量化结构材料的薄板焊接接头固有变形时,由于焊接过程中产生几何非线性现象的倾向大,逆解析过程中常常出现收敛困难而无法获得固有变形。针对这一问题,研究提出了一种借助于切断手段的方法来消除因几何非线性引起的收敛性问题。文中以钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊加工铝合金薄板接头为例,采用提出的"切断法"与"逆解析方法"相结合的新方法来获得了焊接接头固有变形,并在此基础上运用固有应变法再现了原尺寸铝合金焊接接头的焊接变形。通过比较分别由试验法、热-弹-塑性方法和固有应变法得到的焊接变形结果发现,尽管不同焊接方法对变形模式和变形量影响显著,但是利用提出的算法获得的固有变形值得到的焊接变形均能较好地再现热-弹-塑性有限元计算得到的结果。
- 梁伟梁伟
- 基于直接耦合法的铝合金薄板焊接数值模拟研究被引量：2
- 2016年
- 为了考察热力双向耦合对铝合金薄板焊接过程的影响,本文以商用软件ABAQUS为平台,以5052铝合金薄板对接焊为研究对象,对热-弹-塑性直接耦合法进行了研究。采用直接耦合法预测了铝合金薄板的温度分布、焊接变形及残余应力,并与间接耦合法计算结果进行了比较和分析。研究结果表明:采用直接耦合法预测的温度分布、焊接变形和残余应力均很好地再现了间接耦合法的预测结果,但计算时间略长;验证了完全热力耦合的三维有限元模型的可行性,反映出铝合金薄板焊接过程中应力场对温度场的影响较小。
- 马锋梁伟郭科峰
- 关键词：铝合金薄板数值模拟热力耦合
- 薄板焊接变形高精度预测方法的研究被引量：6
- 2017年
- 采用固有应变方法预测焊接变形时,传统方法是把纵向收缩、横向收缩和角变形这三成分作为接头的固有变形来估算焊接变形。但是,由于薄板的刚度低,在纵向方向上的弯曲变形也较明显,采用传统方法会影响薄板焊接变形的预测精度。为提高精度,文章对传统的方法进行了改进,开发了包括考虑纵向弯曲在内的四成分固有变形数值计算方法来预测薄板焊接变形。数值模拟结果表明:运用该方法预测薄板的焊接变形时,比传统的方法有更高的精度,而且预测结果与热弹塑性有限元的模拟结果十分吻合。
- 梁伟马峰张渝村川英一
- 铝合金薄板固有变形逆解析方法的研究与开发被引量：7
- 2015年
- 为了获得可靠的铝合金焊接接头上固有变形,开发一种将实验与基于固有应变的有限元法(FEM)融为一体的新方法来获得接头的固有变形。为了澄清铝合金薄板焊接固有变形的分布特征,先采用热-弹-塑性有限元计算铝合金TIG重熔接头的焊接变形,并建立固有变形在接头上的简化分布模型。其次,以该模型为基础,提出一种通过测量焊接接头上少数位置上焊前和焊后三维坐标来逆向求解固有变形的计算方法。最后,将利用该算法获得的铝合金薄板接头固有变形代入到基于固有应变理论的弹性有限元分析中,计算得到的焊接变形能较好地再现热-弹-塑性有限元方法计算得到的结果和实验结果。结果表明:采用提出的逆解析方法来获得铝合金接头的固有变形是有效可行的。
- 梁伟邓德安MURAKAWA Hidekazu
- 关键词：铝合金固有应变法薄板
- 焊接变形的高精度测量方法及预测方法研究被引量：17
- 2016年
- 基于有限元分析的固有变形逆解析方法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法计算固有变形时,必须已知焊接前后焊接接头上少数点的三维坐标值。为了提高固有变形逆解析结果的精度,提出利用接触式三维坐标测量仪准确地获得焊件中面上三维坐标的新算法。该算法是通过在被焊件上加工小孔,在每一个小孔附近测量八个点的三维坐标,利用测量得到的坐标值确定小孔的中心位置。以2 mm和3 mm薄板表面堆焊焊接接头为例,以计算得到的小孔中心三维坐标为已知参数,基于逆解析方法求得了各成分固有变形,并采用固有应变法预测了2 mm和3 mm薄板焊接变形。通过比较分析发现,尽管焊件板厚只相差1 mm,但焊接变形的特征和变形量却有显著的差别,采用该测量方法及算法能获得焊接接头中面上较精确的三维坐标,基于逆解析方法获得的固有变形各成分有效准确。
- 梁伟夏洋冯伟村川英一
- 外部拘束条件下Q345钢单道堆焊接头面外变形机理的探讨被引量：8
- 2018年
- 采用数值模拟和试验手段相结合的方法研究外部拘束对低合金高强钢Q345单道堆焊接头面外变形影响的机理。基于有限元软件ABAQUS平台,开发同时考虑材料非线性、几何非线性与接触非线性的热-弹-塑性有限元算法来模拟板厚为2 mm和4 mm的低合金高强钢薄板单道堆焊的温度场、残余应力和焊接变形。同时,采用试验方法测量了薄板接头的面外变形。通过比较试验结果和模拟结果,验证了所开发的有限元计算方法的有效性。分析自由状态和外加约束条件下接头的面外变形模式;比较中央截面平均压应力和其临界失稳应力的数值;研究不同拘束位置对纵向塑性应变和横向塑性应变分布的影响。结果表明,在薄板发生失稳变形时,外加拘束对面外变形的控制作用不明显;而在薄板未发生失稳变形时,外部拘束能够明显减小面外变形。
- 刘剑桥李滋亮任森栋梁伟邓德安
- 关键词：非线性
- 外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响被引量：15
- 2021年
- 采用热-弹-塑性有限元法与基于固有应变理论的弹性有限元法相结合的计算方法,模拟不同板厚铝合金(A6061)薄板结构的焊接变形。同时,基于数值模拟结果,讨论外部拘束对焊接变形的影响。在计算方法上采用两步集成计算方法,第一步采用热-弹-塑性有限元法计算薄板结构中典型焊接接头的固有变形,第二步将各个接头的固有变形转化成相应的固有应变代入到基于固有应变理论的弹性有限元模型中计算了薄板结构的总体变形。热-弹-塑性有限元计算结果表明,在本研究的模型中,外部拘束对T字接头的纵向收缩力(Tendon force)的影响很小,对横向收缩有一定影响,对角变形有显著影响。弹性有限元计算结果表明,在不产生屈曲变形的情况下,外部约束可以有效地减小焊接结构的面外变形,但是在发生屈曲变形的情况下,外部约束并不能防止薄板焊接结构的失稳变形。
- 梁伟郑颖邓德安
- 关键词：数值模拟铝合金
- 采用固有应变法预测超薄板的焊接变形被引量：11
- 2017年
- 文中以汽车制造中常用的1 mm厚的薄板为分析对象,采用热-弹-塑性有限元分析了焊缝长度对固有变形分布特征的影响,通过比较热-弹-塑性有限元法及固有应变法预测的变形结果,定量分析了焊缝长度对固有应变法预测超薄板焊接变形时计算精度的影响.结果表明,当焊缝长度达到一定临界长度时,固有应变法可适用于板厚为1 mm左右超薄板焊接接头的焊接变形预测.
- 梁伟周亮孙晓露邓德安
- 关键词：超薄板有限元数值模拟
- 薄板搭接接头固有变形逆解析方法被引量：7
- 2014年
- 文中采用变形测试和数值模拟技术相结合的研究手段对低碳钢薄板搭接接头固有变形的求解方法进行了研究,提出了该接头的固有变形分布简化模型,并利用固有变形逆解析方法推定了3 mm低碳钢薄板的固有变形.使用该方法得到的固有变形值来预测焊接变形能较好的再现试验结果.结果表明,采用文中提出的固有变形分布简化模型能获得高精度的固有变形值,搭接接头固有变形的逆解析算法是正确有效的.
- 梁伟龚毅村川英一
- 关键词：薄板搭接接头
