《铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟(1)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟(1)（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、收稿日期：!“# $ %! $ !， 占空比 $67 )+，焊接热效率!取 “*#， 钨极直径“#*“ 00， 焊丝直径“!*) 00， 气体流量!“ 3: 0?。计算热流密度时将峰 值电流和基值电流折合处理成等效的平均焊接电流（!,3$3;=(!?边界条件及处理以焊缝中心线 ( 为对称轴， 焊缝中心面 ) 方向的位移取为零， 试样背面与 “6.“)78+98 不锈钢的焊接平台接触， 经过反复试算， 背面 的 散 热 系 数 取图 /弹性模量及屈服强度与温度的关系#$%+%)-4:;1;)，$(1:)3=(+%3* 2+: 3(-5(=23;=(4- :# （%$;5） 比较合适。其它表面为散
2、热面， 散热系数随温度变化， 通过用户子程序实现。$计算结果及分析“!焊接温度场计算结果电弧由起始点 沿 ( 轴线向右移动， 提取 *+截面上距焊缝中心分别为 -， ， “-， “， $-， $ %点的热循环曲线如图 所示， 对距焊缝中心分别为 $-，$ %点的焊接热循环进行了实测。结果表明， 计算结果与实测结果吻合较好， 对于 ) !? . 时纵向应力的变化#$%&;A*)%6. 34 53)%$/2-$)*5 ./06. （# ;= . 时纵向应力的变化#$%07)A.3 );53.4)1/ ./6 ;0.57)/*9.B结果分析通过分析可以看出， 铝合金薄板中的焊接应力产生、 发展很快，
3、 加热结束不久后便趋于稳定。航天产品焊接时为了保证焊透以及对背面焊缝宽度的要求， 采用的工艺参数较大， 使得电弧前缘和两侧存在很大的纵、 横向动态压应力， 此时构件的临界失稳应力很低， 极容易造成薄板在焊接过程中发生瞬态失稳， 因此焊接过程中必须采取约束措施控制， 避免动态失稳的产生。焊接过程中焊缝中心受到的压缩相对较弱， 焊后的残余塑性应变较低， 其纵向残余应力低于屈服强度。而距$“ -处产生的累计塑性应变最大， 因而该处的纵向残余应力值最大， 焊后纵向残余拉伸应力达到材料的屈服强度， 从而导致焊缝中心到峰值拉伸应力位置的应力分布为一斜线， 与文献 ; ，!“ #$ ) ?:3:1/ /9/
4、-/31 -2A/9:3B 2; 1C3B01/3 :3/.1 B =/9:3B ./0:C&9 01./00/0 :3 & FQR D/9 ) NSS9:/%7E0:80 N，“,“，K+ （0） ：0+“ ! 0+“*)作者简介：张建强， 男， G(+ 年出生， 博士， 副教授。主要从事焊接结构强度与断裂、 异种钢焊接、 焊接过程数值模拟等方面的教学和研究工作。发表论文 #, 余篇。!“#$%：T7&3BUV“*+L(W(*)82-第 ( 期张建强， 等： 铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟G铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟铝合金薄板焊接应力三维有限元模拟作者：张建强， 张国栋， 赵海燕，
5、岳红杰， 张海泉， 鹿安理， ZHANG Jianqiang， ZHANG Guodong， ZHAO Haiyan， YUE Hongjie， ZHANG Haiquan， LU Anli 作者单位：张建强,张国栋,ZHANG Jianqiang,ZHANG Guodong(武汉大学,动力与机械学院,武汉,430072) ， 赵海燕,岳红杰,张海泉,鹿安理,ZHAO Haiyan,YUE Hongjie,ZHANG Haiquan,LU Anli(清 华大学,机械工程系,北京,100084) 刊名：焊接学报 英文刊名：TRANSACTIONS OF THE CHINA WELDING INS
6、TITUTION 年，卷(期)：2007，28(6) 被引用次数：9次参考文献(5条)参考文献(5条)1.Preston R V.Shercliff H R.Withers P J Finite element modeling of tungsten inert gas welding ofaluminium alloy 2024 2003(01)2.郭绍庆.徐文立.刘雪松 温差拉伸控制铝合金薄板的焊接变形期刊论文-焊接学报 1999(01)3.关桥.郭德伦 低应力无变形焊接新技术薄壁构件的LSND焊接法 1990(04)4.关桥.张崇显.郭德伦 动态控制的低应力无变形焊接技术 1994(0
7、1)5.Webster P J.Ananthaviravakumar N.Hughes D J Measurement and modelling of residual stresses in aTIG weld 2002(zk)相似文献(2条)相似文献(2条)1.会议论文 张建强.张海泉.岳红杰.鹿安理 铝合金薄板焊接应力的有限元分析 2004本文利用三维热弹塑性有限元技术,建立了铝合金薄板脉冲TIG焊对接接头应力分析有限元模型,对焊接应力进行了数值模拟.模拟过程中采用移动 Gauss热源模型,考虑材料性能随温度的变化,对屈服极限进行了合理简化、调整,在保证计算精度的同时,有利于改善迭代的
8、收敛性、提高计算效率.研究 结果表明,采用移动Gauss热源模型能够合理描述铝合金薄板焊接加热特点,准确给出焊接应力的数值、分布.焊缝区残余拉应力达到材料的屈服极限,并且 拉应力区较宽,焊接过程中形成的压应力数值较大,模拟结果与实测结果相吻合.2.学位论文 盛仲曦 基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统研究 2009目前服役的焊接机器人90都是以“示教再现”模式进行工作的，少数以轨迹规划方式工作。焊接过程中，焊枪与焊缝中心都会存在一定误差 ，并且，焊接过程又是一个复杂、非线性、干扰因素较多的过程，焊接工件热变形、咬边、错边，以及焊缝间隙的变化等是不可预知的，这些因素都会 直接影响到焊接质量。在“示教再
9、现”或轨迹规划应用的基础上，实时焊缝纠偏可以进一步提高焊接精度，尤其适用于辅助工程上焊接易变形、装配 复杂等自动焊难以控制的工件生产。本文基于总装“十一五”预研项目，以新型航天器燃料贮箱2mm铝合金薄板的焊接为背景，针对脉冲TIG(钨极惰性气体保护焊)焊接方法，对平板直 缝和平板法兰进行焊缝跟踪实验，将传统的“示教再现”型机器人开发成具有实时焊缝跟踪的弧焊机器人系统。本文先构建了焊接机器人系统平台，包括：1. 设计了合适的滤光减光系统，能够清晰采集到焊接电流基值时的焊接图像，解决了弧光对焊接图像质量影响较大的问题；2. 利用PC机、A/D 卡、D/A 卡、图像卡，在Visual C+环境下，采
10、用多线程技术，同时进行采集图像、处理图像、计算并发送纠偏电压等功能。本 文研究了2mm 铝合金薄板无坡口脉冲TIG 焊接过程中的熔池前端焊缝特征，对小窗口图像的灰度值变化进行了分析，并设计了基于灰度值变化速率的焊 缝边缘获取方法。利用图像复原，中值滤波、边缘获取、去除伪边缘、最小二乘法拟合等方法开发出具有较高适应性的图像处理算法。该算法的精度经 验证，可以控制在0.15mm 范围内。本文针对首钢MOTOMAN HP6机器人纠偏系统不开放的特性，进行了一系列的随机实验，通过数据对纠偏系统进行了建模与仿真，得到较为准确的纠偏 电压与偏差量关系的模型，为控制器的离线设计创造了条件。本文提出了一种实时
11、焊缝跟踪技术，利用视觉传感器从熔池正前方观察焊枪枪尖投影点与焊缝的位置偏差，实时调整焊枪位置。同时在保障焊接稳 定性的前提下，基于机器人纠偏卡的模型，设计了模糊PID 控制器，保证机器人快速而稳定地调整焊枪位置。将本文提出的实时焊缝跟踪技术分别在平板对接直缝试件、法兰环缝试件上进行试验，跟踪精度分别可以控制在0.15mm和0.2mm 之内。考虑到 图像处理的精度问题，其实际误差在0.3mm和0.35mm 之内。引证文献(7条)引证文献(7条)1.王卫兵.董春林.李光.高大路 铝合金搅拌摩擦焊接热力耦合数值模拟期刊论文-航空制造技术 2009(16)2.Jun LI.Jian-guo YANG.
12、Ha-Mong LI.De-jun YAN.Hong-yuan FANG Numerical simulation on buckingdistortion of aluminum alloy thin-plate weldment期刊论文-中国高等学校学术文摘材料科学 2009(1)3.高立.赵福辰 双面双弧不清根厚板多层多道焊有限元数值模拟期刊论文-热加工工艺 2009(5)4.周文.刘学毅.林红松.郑莹 客运专线道岔辙叉垫板焊接的有限元分析期刊论文-焊接技术 2008(6)5.王卫兵.王玉.高大路.孙占国 铝合金搅拌摩擦焊接起始阶段温度场分析期刊论文-热加工工艺 2008(21)6.余淑荣.樊丁.熊进辉.王刚 铝合金不等厚板的CO2激光拼焊及数值模拟期刊论文-中国激光 2008(11)7.余淑荣.樊丁.熊进辉 异厚度铝合金薄板激光拼焊应力应变场数值模拟期刊论文-焊接学报 2008(10)本文链接：http:/ 授权使用：中国石油天然气股份有限公司锦州石化分公司(zgsytrqjzsh)，授权号：1baf9608-5e65-48e2-9e39- 9e7b0118e69d 下载时间：2011年1月30日
