铝合金联装架焊接残余应力和变形数值模拟

发布时间：2021-12-31 18:45

　　基于SYSWELD有限元分析软件,以某新型战术型号铝合金联装架为产品对象,选取支撑框配对组件、弹位组件和立方体组件为典型结构件进行焊接残余应力和变形数值模拟,以期表征铝合金联装架焊接过程的残余应力分布和变形趋势。结果表明:焊缝及其附近热影响区的Von-Mises应力较高,甚至超过了5A06铝合金材料的常温屈服强度;支撑框组件焊后最大变形出现于长矩形管中央,约为6.44 mm;弹位组件的焊接变形整体表现为凹向三维结构内腔,焊接变形也多集中在长矩形管上,最大变形约为5.21 mm。另外,采用对称分散焊过程产生的焊接变形量小于逐条焊缝焊接过程,但焊接残余应力趋势则相反。 

【文章来源】：上海航天(中英文). 2020,37(03)CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

铝合金联装架产品示意图

支撑框配对组件的模型和网格划分示意图如图2所示。支撑框配对组件等效为8根（2根长矩形管L=1 500 mm,2根中长矩形管L=600 mm,4根短矩形管L=300 mm)5A06铝合金矩形管以及1个5A06铝合金安装板焊接而成，矩形管尺寸为100 mm×70 mm×5 mm，安装板尺寸为100 mm×60 mm×20 mm。网格划分时，焊缝及其附近区域的网格较细密，远离焊缝的区域较稀疏，节点总数和单元总数分别为482 872和642 944。焊接过程为两人同时对称施焊，施焊顺序按图2数字顺序执行，焊接工艺参数见表1。焊接时，在二维框架的Z轴方向施加刚性约束；在焊接冷却过程中，整个支撑框采用自有约束。2.2 弹位组件

弹位组件的模型和网格划分如图3所示。弹位组件等效为2个法兰框+11根矩形管（4根长矩形管L=1 500 mm,1根中长矩形管L=800 mm,6根短矩形管L=350 mm)+1个安装板焊接而成，其中法兰框事先焊接好，无需焊接模拟，矩形管尺寸为100 mm×70 mm×5 mm，安装板尺寸为50 mm×50 mm×30 mm。焊接过程为两人同时对称施焊，施焊顺序按图3数字顺序执行，焊接工艺参数见表2。弹位组件的网格划分、施加的约束与支撑框配对组件相类似，但弹位组件焊接过程中的刚性约束为底面二维框架的Z轴方向，节点总数和单元总数分别为427 061和567 590。2.3 立方体组件

【参考文献】：
期刊论文
[1]Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟[J]. 黄本生,陈权,杨江,刘阁,易宏雨.  焊接学报. 2019(02)
[2]激光-TIG复合焊接温度场和应力场的有限元分析[J]. 赵宇宏,欧阳自鹏,胡佩佩,李国钧,赵峰.  上海航天. 2012(06)
[3]X80管线钢环焊缝接头残余应力的数值模拟[J]. 李亚娟,李午申.  焊接学报. 2010(06)



本文编号：3560779