双相不锈钢管道焊接残余应力参数的数值模拟

焊接残余应力一直为人们所关注，其大小和分布与焊接热源、接头形式和材料性能等多种因素有关，作者利用热弹塑性理论为基础的有限元数值模拟技术，对SAF2205双相不锈铜管道接头环焊缝残余应力进行有限元数值模拟，得到了管道内外表面残余应力的分布规律，即，在管道的焊缝及近缝区，内表面轴向残余应力是拉伸应力，外表面轴向残余应力是压缩应力，而内外表面环向残余应力都是拉应力；研究了不同的焊接线能量、管内径与壁厚比值R1／d和多层焊对焊接残余应力的影响，结果表明，残余应力受焊接能量变化的影响不大，外表面残余应力和内表面轴向残余应力部随着壁厚增大而增大，多层焊的残余应力有不同程度降低。     

钢结构焊接的Ansys数值模拟

钢结构主要的连接方法为焊接连接。准确的焊接模拟对节点承载力、焊接变形等分析具有重要的意义。利用Ansys软件可以实现焊接的数值模拟。把焊接模拟的温度场、焊接温度动态变化过程等数值模拟结果与前人试验结果进行对比,结果表明,采用Ansys软件进行三维实体建模、并结合生死单元技术模拟焊接过程,求解温度场与应力应变场,其结果与实际焊接情况具有高度的一致性,温度场与雷卡林试验温度场吻合较好;焊缝附近各点的温度变化与横截面上的残余应力结果,与实际焊接情况相符。此结论为Ansys软件进行工程结构的焊接模拟的可靠性分析提供了实用的参考价值。     

大型球罐X型焊缝焊接过程模拟和应力分析

采用ABAQUS软件,使用平面模型,对大型储罐设备中常用的X型焊缝焊接过程进行了模拟。计算可以给出每道焊接的温度分布和应力分布。同时,焊接过程考虑了焊接后的冷却。在计算模拟后,还给出了整体结构的应力分布和应变能变化曲线。     

焊接结构三维热变形的有限元模拟

采用三热弹塑性有限元法对焊接过程中的动态应力及焊后的残余应力和变形进行了数值模拟，探讨了焊接时力学行为的特点和提高解的精度和收敛性的途径，并介绍了若干成功的应用实例。     

基于ANSYS的异种钢焊接残余应力的数值模拟

锅炉中的各类异质接头是锅炉运行中的事故多发部位,故采用ANSYS有限元分析软件,对珠光体耐热钢G102和奥氏体不锈钢SUS304异种钢接头的焊接残余应力场和焊后热处理应力场进行数值模拟,并对采用镍基焊丝Inconel82和奥氏体焊丝H1Cr25Ni13的TIG焊接头的残余应力场进行了对比性分析计算。结果证明,2种焊材下在近珠光体母材处都有较大的应力集中,但使用Inconel82焊丝时接头的应力峰值和应力梯度均较小,而且焊后热处理能够改善应力分布状况。     

不锈钢板翅结构钎焊残余应力三维数值模拟

利用有限元软件ABAQUS,对错流不锈钢板翅结构钎焊残余应力进行三维数值模拟,对模拟整个钎焊过程的方法和只模拟冷却过程的简化方法进行了比较．结果表明：由于镍基钎料BNi-2和304不锈钢母材热膨胀系数的差异,在钎焊接头处产生了较大的残余应力．2种分析方法所得的残余应力结果相差不大,残余应力主要在冷却过程中产生．因此,对板翅结构真空钎焊残余应力进行数值模拟,可采用只模拟冷却过程的方法,节约分析时间和成本．     

基于ANSYS的中厚板焊接有限元三维数值模拟

基于大型有限元分析软件ANSYS，对中厚板焊接的温度场和应力应变场进行三维数值动态模拟，并将计算量控制在可接受的范围内。建模时采用两种单元结合以获得焊缝处细密、远离焊缝处粗略的不均匀网格，热载荷施加过程中采用余量控制法，应力应变场的分析采取了一系列非线性措施。计算结果表明在焊接和冷却过程中角变形沿纵向并不总是线性分布的。     

金属陶瓷与金属钎焊接头应力模拟分析

采用有限元数值模拟方法模拟了不同缓冲层和缓冲层厚度对接头残余应力的影响,结果表明,对于同一种缓冲层,厚度不一样,减少应力的效果不一样,都存在一个最佳厚度;使用Cu箔、Ni箔、Ti箔对缓解残余应力非常有效,而使用Mo箔作为应力缓冲层可以调整残余应力场的分布状态。     

超载拉伸消除焊接残余应力的计算机模拟

焊接件内部总是存在着较大的残余应力,对焊接件的承载能力和抗腐蚀性能有很大影响,本文采用弹塑性有限元方法对超载拉伸消除焊接残余应力过程进行了数值模拟。     

压力钢管焊接残余应力的有限元分析计算

本文模拟和计算焊接接头及附近区域的焊接残余应力，模型范围取压力钢管环焊及其两侧共1．5m．用8节点、三维块体元离散，考虑到焊接的特点，在焊缝区域单元宽度取15mm，其它区域75mm，确定计算模型厦单元网络图，计算规模取总自由度18000，结点数6000．单元数2882，在有限元分析、计算中单元按非协调元处理，分别计算出压力钢管外、内侧残余应力及其分布情况．     

焊接过程的耦合三维热弹塑性有限元分析

分析了焊接过程和热力耦合的特点，提出一种新型耦合热弹塑性变分原理，考虑了大变形的影响，采用了移动热源，并分析了弹塑性加载及卸载的特性，然后在此基础上建立了一套有限元格式，最后还给出了求解的实际应用例子。     

注射成型残余应力的数值模拟

对注射成型过程中的残余应力进行了研究.针对注射成型的特点,采用线性粘弹性模型计算了注射成型过程中温度和压力引起的残余应力,充分考虑了保压压力和应力松弛对残余应力的影响,数值实现中采用了在时间上有限差分的计算方法.通过模拟计算平板形状制品残余应力在壁厚方向和流动方向上的分布及其在成型中的变化过程,深入讨论了注射成型过程中残余应力的形成机理和演变情况.实验证明了所提出的残余应力模型和计算方法的正确性与合理性.通过预测和优化注射成型中的残余应力,可以提高制品最终形状的尺寸稳定性和力学性能,对实际生产有一定的指导意义.     

基于有限元模拟的高温过热器弯头短期失效探析

对某600 MW超临界机组高温过热器弯头在运行不到1 000 h发生开裂现象进行了外观检查、显微分析,同时对冷弯成型工艺过程进行数值模拟。研究表明：亚稳态不锈钢TP347H冷弯成形时内弧应变量超过ASME规范要求,产生马氏体相变,形成点蚀源,在残余应力与高温运行时热应力的共同作用下引起的内弧面开裂是弯头寿命降低的主要原因。     

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷（EO）反应器国产化中采用的390 mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5 MN配重.计算结果表明：焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.     

运用ANSYS对焊缝残余应力及温度场分析

在焊接过程中,高温移动热源及之后的快速冷却,使得在焊缝及其附近区域产生了残留的拉应力,由此产生热应力场和残余应力。为预测焊接变形,采用有限元软件ANSYS中生死单元技术和热-结构耦合技术对异种材料钢铜连接处的铝焊缝进行数值分析,得出焊缝焊接残余应力、温度场分布情况,进而为制定正确的焊接工艺、改善焊缝性能等实际生产和使用提供理论依据。     

板件厚度对残余应力分布的影响分析

采用ANSYS软件建立了一个T型焊件,将面板厚度在14～20 mm之间变化,借此来研究板件厚度对焊接残余应力分布的影响。计算结果表明：面板上缘的残余应力在不同方向表现为不同属性,其中纵向为压应力,横向为拉应力;下缘纵向的残余应力接近材料屈服极限;面板越厚,下缘纵向和横向残余应极值之间的差距就越小;横向残余应力对面板厚度变化的敏感性要强于纵向的残余应力;如果将面板的厚度增加6 mm,在焊趾处,纵向和横向的残余应力分别增加了1.5%和9.9%,而在焊根处则分别增加了7.0%和20.5%。     

边界约束对中厚板焊接残余应力的影响

基于已有试验数据及有限元模型计算结果,对约束、自由边界下中厚板焊接残余应力进行了数值模拟,通过改变热、力学边界,得到了焊前预热、焊后热处理,力学约束程度、约束距离改变对不同外边界焊接残余应力的影响。结果表明：预热将显著降低热影响区残余应力,约束条件下母板残余应力的降低与预热温度成正相关,自由边界残余应力基本不受预热影响;焊后热处理使得高温非线性区(焊缝及热影响区)纵、横向残余应力降低,约束条件下横向应力在整个母板表面改变明显,而自由状态下纵向应力仅在板边缘发生波动;约束增强仅增大应力值,不改变应力分布趋势;板端约束对残余应力的影响存在单向性,横向约束的改变对纵向残余应力的影响可以忽略;约束大小保持不变,约束距焊缝的远近程度的改变对近缝区残余应力的影响较小,有限元计算在保证一定精度的前提下可以适当的减小建模尺寸以提高求解速率。     

钢管-焊接空心球节点焊接残余应力数值模拟及试验研究

为了研究钢管-焊接空心球节点(简称"管-球"节点)焊接残余应力分布规律,基于ABAQUS软件焊接接口(AWI)对"管-球"节点实现了焊接过程的动态模拟,并采用盲孔法对模拟结果进行了试验验证。数值模拟结果与试验测量值吻合较好,证明了模拟结果的可靠性。结果表明:在"管-球"节点上,钢管侧高于500℃的热影响区域约为空心球的3倍,其受热区域温度约为空心球的2倍;揭示了残余应力场在节点上的分布规律,并将应力场划分为3个区域进行研究,发现在焊接接头附近残余应力对钢管尤为不利,其最大值出现在钢管焊接接头附近且超过了材料的名义屈服应力;基于分析结果,建立了钢管的焊接残余应力分布模型,为"管-球"节点焊接残余应力的研究提供参考。     

旋转叶轮应力分布的有限元数值模拟

文章对旋转叶轮(圆盘)的应力分布运用有限元方法进行了数值模拟.首先给出了等速旋转圆盘弹性应力分布的理论公式,然后进行有限元数值模拟,详细给出分析模型的建立、载荷和约束条件,给出数值模拟的结果,并对模拟结果与理论结果进行了对比.而且引入一个实例进行了上述一系列的分析.最终证明理论计算结果与数值模拟结果完全一致.