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Solid-shell混合模型在焊接仿真分析中的应用
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作者 张立平 纪昂 +2 位作者 卢长煜 马国 占小红 《热加工工艺》 北大核心 2019年第9期230-232,237共4页
将Solid-shell混合单元模型应用到某大型结构件的焊接仿真分析中,并与整体Solid单元模型进行对比。结果表明,远离焊缝区域采用shell单元不影响结构件的焊接变形,其最大变形所在位置与采用Solid单元模型的基本相同且变形量误差小于10%。... 将Solid-shell混合单元模型应用到某大型结构件的焊接仿真分析中,并与整体Solid单元模型进行对比。结果表明,远离焊缝区域采用shell单元不影响结构件的焊接变形,其最大变形所在位置与采用Solid单元模型的基本相同且变形量误差小于10%。二者的焊后残余应力分布基本一致,Solid-shell单元模型焊缝周边的等效应力分布范围稍小于Solid单元对应的分布范围。另外混合模型的应用可以有效降低网格划分时间和计算时间。 展开更多
关键词 焊接仿真 Solid-shell单元 焊接变形 焊接残余应力
低合金钢厚板窄间隙激光焊接过程数值模拟
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作者 刁露阳 张成竹 +1 位作者 陈辉 陈静青 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期199-202,共4页
基于有限元软件ABAQUS对70mm厚低合金钢板窄间隙双面激光焊接过程进行了数值模拟。首先根据激光焊接的特点,采用热流密度线性衰减的高斯圆柱热源和该高斯圆柱热源模型与高斯面热源的复合热源模型对激光填丝多道焊进行温度场仿真,得到了... 基于有限元软件ABAQUS对70mm厚低合金钢板窄间隙双面激光焊接过程进行了数值模拟。首先根据激光焊接的特点,采用热流密度线性衰减的高斯圆柱热源和该高斯圆柱热源模型与高斯面热源的复合热源模型对激光填丝多道焊进行温度场仿真,得到了和试验焊接接头形貌相吻合的温度场分布。在此基础上,根据实际焊接试验的边界拘束条件,模拟得到了试件三个方向的纵向残余应力和横向残余应力分布,模拟结果表明:在厚度方向,横向残余应力和纵向残余应力均沿着初始焊道上下近似呈对称分布。在初始焊道处均有着最大的压应力,随着离初始焊道距离的增加,压应力逐步变化到较高拉应力再逐渐减小。 展开更多
关键词 激光焊接 数值模拟 多层多道焊 残余应力
单缆式焊丝GMAW电弧物理行为的数值模拟 预览
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作者 浦娟 谢依汝 +2 位作者 胡庆贤 胥国祥 朱蔡琛 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期689-693,共5页
采用Gambit软件建立了单缆式焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)电弧三维数值模型,研究了焊接电流对单缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和压力场分布特征的影响。结果表明:缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速... 采用Gambit软件建立了单缆式焊丝熔化极气体保护焊(GMAW)电弧三维数值模型,研究了焊接电流对单缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和压力场分布特征的影响。结果表明:缆式焊丝GMAW电弧的电流密度、电磁场、温度场、速度场和电弧压力最大值均随着焊接电流的增大而显著增加。缆式焊丝GMAW电弧电流密度和温度最大值位于焊丝阳极端部。电弧等离子流速最大值位于弧柱区。随着焊接电流的增加,电弧最大压力位置由速度入口向阳极区转变。在相同的焊接工艺参数条件下,三维数值模拟所得电弧形态与高速摄像系统拍摄的电弧形态吻合,验证了模拟所选三维模型的准确性。 展开更多
关键词 单缆式焊丝 熔化极气体保护焊(GMAW) 电弧物理行为 焊接电流 数值模拟
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焊接热循环对连续油管焊接HAZ组织的影响 预览
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作者 黄鹏儒 王雷 +5 位作者 冯雪楠 侯树成 周勇 毕宗岳 田小江 李博锋 《焊管》 2019年第2期19-24,共6页
为了探究不同焊接热循环条件对连续油管焊接HAZ组织的影响规律,采用热模拟技术、电子背散射衍射(EBSD)、 X射线衍射(XRD)等显微分析方法和硬度测试等手段,对不同峰值温度和冷却时间下的焊接HAZ组织影响规律进行了分析。结果表明,随着峰... 为了探究不同焊接热循环条件对连续油管焊接HAZ组织的影响规律,采用热模拟技术、电子背散射衍射(EBSD)、 X射线衍射(XRD)等显微分析方法和硬度测试等手段,对不同峰值温度和冷却时间下的焊接HAZ组织影响规律进行了分析。结果表明,随着峰值温度的增加,管材硬度值变化呈先下降后上升趋势,且在800℃时软化最为严重;当峰值温度达到950℃和1 300℃时,组织晶粒的粗化随冷却时间延长更为明显,硬度值也逐渐增大;焊接作业时可以采用低能量焊接和加铜块水冷的方法来减弱焊接热循环对焊接接头的影响。 展开更多
关键词 连续油管 焊接HAZ 热模拟 焊接热循环
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钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术 预览 被引量:1
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作者 张景丽 吴翠莲 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2019年第1期116-120,共5页
为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有... 为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响. 展开更多
关键词 建筑钢结构 焊接 残余应力 焊接变形 变化曲线 有限元 数值模拟 变形控制
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基于Visual Environment焊接模拟方法 预览
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作者 朱玉斌 于如信 《科技视界》 2019年第9期34-35,19共3页
焊接是现代制造技术中重要的金属连接方法。如今的焊接工艺更是深入几乎所有行业,如何利用最小成本确定最优的焊接工艺参数,是现在焊接领域的重点之一。而焊接的数值模拟是解决此类问题的有效方法。与最常用的有限元模拟软件相比较,Visu... 焊接是现代制造技术中重要的金属连接方法。如今的焊接工艺更是深入几乎所有行业,如何利用最小成本确定最优的焊接工艺参数,是现在焊接领域的重点之一。而焊接的数值模拟是解决此类问题的有效方法。与最常用的有限元模拟软件相比较,Visual Environment不仅拥有独特的焊接工艺向导,而且操作逻辑相对简单。Sysweld与Visual Environment软件的安装是使用软件的基础,而且网上各种教程虽然繁多,但是破解步骤却残缺不前,尤其是Visual Environment。本文首先详述两种软件的安装破解方法,其次基于Visual Environment平台,将试板按V型坡口进行网格模型建立,并且将网格分组为六层焊接,每层2焊道,共计12焊道,并对其整个焊接过程进行工艺向导的设置,为后续的焊接参数优化奠定了基础。 展开更多
关键词 焊接 数值模拟 VISUAL ENVIRONMENT 多层多道焊
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混联搅拌摩擦焊装备施焊能力建模与仿真分析
7
作者 王腾 郭为忠 《机械设计与研究》 CSCD 北大核心 2019年第1期175-178,共4页
为研究搅拌摩擦焊装备的施焊能力,选取可焊最大板厚和焊缝精度作为施焊能力评价指标,并对施焊能力进行了建模和仿真分析。以受力分析为基础对最大板厚进行建模,以误差分析为基础对焊缝精度进行建模。利用利用NXUG和Simulink联合仿真对... 为研究搅拌摩擦焊装备的施焊能力,选取可焊最大板厚和焊缝精度作为施焊能力评价指标,并对施焊能力进行了建模和仿真分析。以受力分析为基础对最大板厚进行建模,以误差分析为基础对焊缝精度进行建模。利用利用NXUG和Simulink联合仿真对施焊能力的两个指标进行仿真分析。通过仿真发现焊缝轨迹曲率突变会导致驱动力的突变,在轨迹规划中应该避免。 展开更多
关键词 搅拌摩擦焊 施焊能力 联合仿真
钣金零部件自动化焊接工作站的建模与仿真 预览
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作者 刘海燕 苏宇 翟昌林 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2019年第9期111-115,共5页
以汽车、军工业等行业中的钣金零部件焊接为研究对象,基于Robotstudio仿真软件设计了机器人焊接工作站。给出了该工作站的总体方案、布局和工艺流程,并以某产品为例说明焊接工作站的仿真过程。通过机器人与变位机、导轨相互配合,实现钣... 以汽车、军工业等行业中的钣金零部件焊接为研究对象,基于Robotstudio仿真软件设计了机器人焊接工作站。给出了该工作站的总体方案、布局和工艺流程,并以某产品为例说明焊接工作站的仿真过程。通过机器人与变位机、导轨相互配合,实现钣金零部件的批量化焊接加工,特别是对于一些焊缝大小不规律的部件,可以保证钣金零部件的焊接质量,提高加工效率,满足市场需要,提升企业的生产竞争力。 展开更多
关键词 自动化焊接 钣金零部件 仿真实验 工业机器人 Robotstudio
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旋幕式排风罩收集电焊烟尘的数值模拟
9
作者 林大建 黎良飞 周红 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期226-231,共6页
为解决电焊烟尘气流无组织排放对焊工健康和环境造成的严重影响,得出旋幕式排风罩的最佳设计参数及气流组织形式,选择GAMBIT软件建立排风罩的物理模型并进行网格划分,选用雷诺平均N-S方程(RANS)、Realizableκ-ε湍流模型及DPM离散相模... 为解决电焊烟尘气流无组织排放对焊工健康和环境造成的严重影响,得出旋幕式排风罩的最佳设计参数及气流组织形式,选择GAMBIT软件建立排风罩的物理模型并进行网格划分,选用雷诺平均N-S方程(RANS)、Realizableκ-ε湍流模型及DPM离散相模型,利用Fluent计算流体力学软件对旋幕式排风罩捕集效率的相关参数进行模拟计算。结果表明:旋幕式排风罩能有效控制电焊烟尘气流的扩散;喷口角度对涡流产生的大小、位置和强度影响最大;最佳设计参数为有效吸程1.5m,喷口角度80°,喷口宽度14mm;在该设计参数条件下,当罩面吸口风速为0.3m/s、喷口风速为1.1m/s时,捕集效率达到最高,为98.28%。 展开更多
关键词 安全卫生工程技术 电焊烟尘 旋风气幕式排风罩 捕集效率 数值模拟
基于旋量理论的五自由度焊接机器人正运动学分析研究 预览 被引量:1
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作者 朱红娟 《机械制造与自动化》 2019年第1期150-152,共3页
基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H法更加简化,以五自由度焊接机器人为研究对象,利用旋量理论建立五自由度焊接机器人的理论模型,通过Solidworks建立焊接机器人的虚拟样机,导入虚拟仿真软件ADAMS进行运动学分析。结果表明,AD... 基于旋量理论的运动学分析方法比采用传统的D-H法更加简化,以五自由度焊接机器人为研究对象,利用旋量理论建立五自由度焊接机器人的理论模型,通过Solidworks建立焊接机器人的虚拟样机,导入虚拟仿真软件ADAMS进行运动学分析。结果表明,ADAMS仿真能直观表达工业机器人的运动规律,同时能验证旋量理论建立的运动方程的正确性和可行性,为后续建立动力学方程、进行运动规划提供了理论基础和新方法。 展开更多
关键词 焊接机器人 旋量理论 运动学分析 ADAMS仿真
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CFRTP/不锈钢激光焊接温度场数值模拟研究
11
作者 贾少辉 王强 +3 位作者 焦俊科 张军安 Reinhart Popvawe 张文武 《应用激光》 CSCD 北大核心 2019年第3期456-461,共6页
为了提高CFRTP/不锈钢激光焊接过程数值模拟的准确性,在考虑界面接触热导率对焊接温度场影响的情况下,建立了CFRTP/不锈钢激光焊接热接触有限元模型,利用ANSYS软件对温度场进行了数值模拟,并分别讨论了激光功率、焊接速度、夹具压力等... 为了提高CFRTP/不锈钢激光焊接过程数值模拟的准确性,在考虑界面接触热导率对焊接温度场影响的情况下,建立了CFRTP/不锈钢激光焊接热接触有限元模型,利用ANSYS软件对温度场进行了数值模拟,并分别讨论了激光功率、焊接速度、夹具压力等不同工艺参数对接头熔宽及温度场的影响规律。结果发现,较传统模型而言,热接触模型可将接头熔宽计算值的相对误差从17.8%降低至6.7%,更为接近实际,可用来指导试验及工业生产。 展开更多
关键词 激光焊接 温度场 数值模拟 CFRTP
压水堆导向鞘激光焊接技术研究及数值模拟 预览
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作者 郭宝超 薛松 +1 位作者 龚宏伟 何雅杰 《电焊机》 2019年第4期127-132,共6页
以压水堆控制棒导向筒(Control Rod Guide Tube,简称CRGT)导向鞘部件激光对接焊为研究对象,针对激光焊热源、导向鞘激光焊焊缝收缩量和激光焊焊接变形进行建模和分析。建立了压水堆导向鞘激光焊变形模拟技术,为控制棒导向筒产品激光焊... 以压水堆控制棒导向筒(Control Rod Guide Tube,简称CRGT)导向鞘部件激光对接焊为研究对象,针对激光焊热源、导向鞘激光焊焊缝收缩量和激光焊焊接变形进行建模和分析。建立了压水堆导向鞘激光焊变形模拟技术,为控制棒导向筒产品激光焊接制造提供理论指导。具体内容包括:激光焊试验和热循环测试、宏观焊缝成形、残余应力测试、热源模型建立及参数确定、激光焊焊缝收缩模型的建立及焊接变形预测。最终获得了稳定的导向鞘激光焊工艺参数,经激光焊接的导向筒使用φ10.26 mm的落棒规以4~5 m/min的速度,可在0°、90°、180°、270°四个位置自由通过,摩擦力小于等于9.07 kg。 展开更多
关键词 导向筒 导向鞘 激光焊 数值模拟 不锈钢
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1050铝耐张线夹的焊接残余应力数值模拟
13
作者 王炯耿 姜文东 +1 位作者 罗宏建 李巧全 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期212-215,219共5页
基于ABAQUS软件,研究了1050铝耐张线夹TIG焊接的热输入功率和焊接速度对焊接温度场和残余应力的影响,并利用试验数据验证了有限元程序的准确性。结果表明,热输入功率增大,焊缝温度升高,残余应力增大,焊接速度提高,焊缝温度降低,残余应... 基于ABAQUS软件,研究了1050铝耐张线夹TIG焊接的热输入功率和焊接速度对焊接温度场和残余应力的影响,并利用试验数据验证了有限元程序的准确性。结果表明,热输入功率增大,焊缝温度升高,残余应力增大,焊接速度提高,焊缝温度降低,残余应力减小,相对于焊接速度,焊接温度场对热输入功率的变化更敏感,因此为保证焊缝质量,降低残余应力,提高焊接效率,可以适当增大热输入功率,提高焊接速度。焊接模拟结果可以为耐张线夹的焊接工艺参数设计提供理论指导。 展开更多
关键词 耐张线夹 残余应力 焊接温度 数值模拟
新型相贯线焊接机器人设计与研究
14
作者 李向春 毛志伟 +1 位作者 陈记超 袁文剑 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期226-230,共5页
为了适应一定范围管径的相贯线焊缝的自动化焊接,设计一种通用型相贯线焊接机器人。设计空间均布的梯形铰链结构来适应一定范围管径的安装,使用具有自定心功能的二自由度手腕,在ProE中建立了五自由度相贯线焊接机器人模型。根据设计的... 为了适应一定范围管径的相贯线焊缝的自动化焊接,设计一种通用型相贯线焊接机器人。设计空间均布的梯形铰链结构来适应一定范围管径的安装,使用具有自定心功能的二自由度手腕,在ProE中建立了五自由度相贯线焊接机器人模型。根据设计的机构为机器人建立D-H连杆坐标系,推导出模型正逆解,然后通过机器人关节的范围确定解的唯一性。通过MATLAB Robotics Toolbox机器人工具箱对机器人进行分析,为机器人建立ADAMS虚拟样机模型并进行仿真,提取了焊丝末端的速度曲线。结果表明焊丝端点合成速度波动不大,满足自动化焊接要求。 展开更多
关键词 相贯线 焊接机器人 正逆解 运动仿真
截齿堆焊过程温度场数值计算 预览
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作者 陈永耀 《技术与市场》 2019年第6期99-100,共2页
以矿用镐形截齿型号U75-19为研究对象,运用ANSYS软件的单元生死技术及APDL编程对截齿堆焊部位进行数值模拟。运用高斯热源,和APDL编程使其模拟实际焊接过程。得到其不同位置点在焊接过程中的温度-时间曲线,并进行分析。
关键词 镐型截齿 堆焊 数值模拟 冷却速度 温度曲线
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应变模型对薄板面外变形的影响
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作者 张立平 纪昂 +1 位作者 陈明刚 占小红 《热加工工艺》 北大核心 2019年第5期241-244,255共5页
在焊接数值模拟过程中,是否考虑几何非线性对计算结果有较大的影响。基于Ansys有限元软件,以5mm厚的Q550低碳钢薄板MAG对接接头为例,采用热弹塑性有限元法考虑材料的非线性及几何非线性的影响,模拟分析焊接过程中的焊接变形。同时,采用... 在焊接数值模拟过程中,是否考虑几何非线性对计算结果有较大的影响。基于Ansys有限元软件,以5mm厚的Q550低碳钢薄板MAG对接接头为例,采用热弹塑性有限元法考虑材料的非线性及几何非线性的影响,模拟分析焊接过程中的焊接变形。同时,采用试验的方法测量焊接接头的面外变形。结果表明:考虑几何非线性的数值计算结果与实验测试结果十分吻合,验证了模型的正确性。 展开更多
关键词 焊接仿真 几何非线性 面外变形 纵向残余应力
低频振荡扫描激光焊接铝合金薄板温度场数值模拟
17
作者 吴思根 周昕宇 +1 位作者 蒋志伟 金湘中 《应用激光》 CSCD 北大核心 2019年第3期440-447,共8页
以2 mm厚7075-T6铝合金薄板为研究对象,建立了低频余弦振荡扫描激光焊接传热模型,通过数值模拟得到其焊接温度场。对比研究了焊接工艺参数对传统激光焊接和低频振荡扫描激光焊接温度场的影响规律。研究结果表明,传统激光焊接温度场呈完... 以2 mm厚7075-T6铝合金薄板为研究对象,建立了低频余弦振荡扫描激光焊接传热模型,通过数值模拟得到其焊接温度场。对比研究了焊接工艺参数对传统激光焊接和低频振荡扫描激光焊接温度场的影响规律。研究结果表明,传统激光焊接温度场呈完全对称分布,焊接温度呈现连续上升规律;而低频振荡扫描激光焊接温度场则为不对称分布,焊接温度则呈现波动上升规律;在相同的激光功率和焊接速度下,前者的熔池最高温度及升温速率显著大于后者。在低频振荡扫描激光焊接中,升温速率随振荡频率和振幅的增大而降低;熔池最高温度随振幅的增大而降低,熔池宽度则随振幅的增大而增大。 展开更多
关键词 激光焊接 数值模拟 低频振荡扫描 铝合金
大型核电结构焊接残余应力高效数值计算 预览
18
作者 杨立才 邱天 +4 位作者 张亚斌 陈海波 王昫心 吴昊 唐源 《电焊机》 2019年第4期91-101,共11页
提出采用模拟件-产品件有限元数值计算方法进行大型结构多道焊接残余应力的高效三维数值计算。首先进行模型件制造和试验测试,获得温度循环、残余应力等数据,然后针对模拟件残余应力进行数值计算,以试验数据标定模拟件模型和算法,并开... 提出采用模拟件-产品件有限元数值计算方法进行大型结构多道焊接残余应力的高效三维数值计算。首先进行模型件制造和试验测试,获得温度循环、残余应力等数据,然后针对模拟件残余应力进行数值计算,以试验数据标定模拟件模型和算法,并开展一系列的优化和高效计算,如焊道简化等,最后将优化算法和模型应用于产品件的数值计算上。实现了包含两非中心孔位置J型焊缝的压力容器顶盖产品件焊接残余应力高效计算,并研究了两J型焊缝间的应力叠加效应。结果表明:模拟件-产品件的研究方法可应用于核电大型焊接结构的残余应力高效数值分析,计算结果说明控制杆驱动结构管座焊缝之间的应力叠加效果不明显。 展开更多
关键词 焊接 残余应力 数值计算 模拟件 产品件
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考虑加工细节的局部无焊孔梁柱节点断裂性能 预览
19
作者 王影 李军 +1 位作者 胡蓉 丁洪斌 《青岛理工大学学报》 CAS 2019年第4期1-5,90,共6页
国内外对局部无焊孔的钢结构梁柱节点早有应用.梁柱连接部位,由于受到加工工艺影响容易产生人为缺陷.为了探索对局部无焊孔节点的断裂性能影响不大的允许缺陷,围绕无焊孔工法的加工细节提出存在些许缺陷的节点模型,通过焊接模拟和拟静... 国内外对局部无焊孔的钢结构梁柱节点早有应用.梁柱连接部位,由于受到加工工艺影响容易产生人为缺陷.为了探索对局部无焊孔节点的断裂性能影响不大的允许缺陷,围绕无焊孔工法的加工细节提出存在些许缺陷的节点模型,通过焊接模拟和拟静力分析来比较含有不同加工细节的局部无焊孔节点的断裂性能.结果表明:简化衬板加工细节的节点断裂性能与标准工艺下的局部无焊孔节点断裂性能相当,因此钢衬板端部圆弧允许偏差存在;在凹坑处放置“楔块”的加工细节能有效地减小开裂指数,也便于实际操作.两种加工细节方案均具有应用价值. 展开更多
关键词 断裂性能 焊接模拟 拟静力分析 加工细节 局部无焊孔梁柱节点
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Effects of welding speed on the multiscale residual stresses in frictionstir welded metal matrix composites
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作者 X.X.Zhang L.H.Wu +6 位作者 H.ANDra W.M.Gan M.Hofmann D.Wang D.R.Ni B.L.Xiao Z.Y.Ma 《材料科学技术学报:英文版》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第5期824-832,共9页
The effects of welding speed on the macroscopic and microscopic residual stresses(RSes) in friction stir welded 17 vol.% SiCp/2009 Al-T4 composite plates were studied via neutron diffraction and an improved decoupled ... The effects of welding speed on the macroscopic and microscopic residual stresses(RSes) in friction stir welded 17 vol.% SiCp/2009 Al-T4 composite plates were studied via neutron diffraction and an improved decoupled hierarchical multiscale modeling methods. Measurements showed that the macroscopic and total RSes had the largest variations in the longitudinal direction(LD). Increasing the welding speed led to higher values of measured LD macroscopic and total RSes in the matrix. The welding speed also significantly influenced the distributions and magnitudes of the microscopic RSes. The RSes were predicted via an improved hierarchical multiscale model, which includes a constant coefficient of friction based thermal model. The RSes in the composite plates before friction stir welding(FSW) were computed and then set as the initial states of the FSW process during modeling. This improved decoupled multiscale model provided improved predictions of the temperature and RSes compared with our previous model. 展开更多
关键词 Metal-matrix composites (MMCs) Friction STIR welding Residual/internal stress Neutron DIFFRACTION Finite element analysis (FEA) Multiscale simulation
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