焊縫應(yīng)力的案例
汽車行業(yè)分享丨SimSolid 在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用及體會(huì)
圖7.1 最大應(yīng)力
圖7.2 整體應(yīng)力云圖
③方式2仿真結(jié)果：采用方式2直接法模擬焊縫的應(yīng)力分析結(jié)果如圖所示，最大應(yīng)力877MPa，發(fā)生在焊縫本體上面，如圖8.1所示。這是因?yàn)樽詣?dòng)生成的焊縫特征邊緣具有幾何尖銳特征，同時(shí)焊縫為線彈性材料屬性，導(dǎo)致此處的應(yīng)力顯式偏高。鋼管應(yīng)力分布如圖8.2所示，最大應(yīng)力在200~223 MPa之間，均小于屈服強(qiáng)度，與方式1的結(jié)果基本一致。
圖8.1 最大應(yīng)力
圖8.2 整體應(yīng)力云圖
④焊縫分析結(jié)果：上述兩種方法均能準(zhǔn)確的計(jì)算管體母材的受力問題，而對(duì)于焊縫本身的強(qiáng)度分析， SimSolid 提供了專門的后處理工具，結(jié)合第二種焊縫建模方法，可以準(zhǔn)確的評(píng)估焊縫的強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)。如下圖9所示，可以查看焊縫的受力和應(yīng)力結(jié)果，同時(shí)可以定義焊縫的單位長度受力失效準(zhǔn)則和應(yīng)力失效準(zhǔn)則。
圖9 焊縫結(jié)果查看方法
本案例中，焊縫的受力結(jié)果如下表1所示，焊縫1的總接觸力251kN，焊縫2的總接觸力276kN，分別與節(jié)點(diǎn)支管施加的外載荷相等，說明軟件內(nèi)部計(jì)算達(dá)到平衡，結(jié)果可靠。
表1 焊縫受力結(jié)果統(tǒng)計(jì)
本案例中，焊縫的應(yīng)力結(jié)果如下表所示，焊縫1的最大等效應(yīng)力94MPa,焊縫2的最大等效應(yīng)力151MPa，均小于焊縫的許用強(qiáng)度，滿足設(shè)計(jì)要求。
表2 焊縫應(yīng)力結(jié)果統(tǒng)計(jì)
除此之外，焊縫工具還可以進(jìn)一步查看各應(yīng)力分量沿焊縫長度的分布情況，通過曲線和云圖兩種方式，方便工程師更直觀的理解焊縫受力情況，識(shí)別潛在失效問題，并正對(duì)性的提出改進(jìn)方案，如下表3所示。
展開 汽車后橋殼的CAE分析研究
結(jié)論
通過對(duì)車后橋殼的改進(jìn)，可以達(dá)到不增加橋殼應(yīng)力響應(yīng)的條件下，有效的壓低焊縫應(yīng)力響應(yīng)，如前期實(shí)驗(yàn)的疲勞源的確發(fā)生在焊縫上，屬于平衡桿支架焊接方面的問題，改進(jìn)方向是盡可能弱化平衡桿支座剛度，降低對(duì)橋殼的附加約束并減小焊縫應(yīng)力響應(yīng)。
如何處理焊接連接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核？
再根據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)外載荷的響應(yīng)，對(duì)應(yīng)力較大區(qū)域的焊縫進(jìn)行關(guān)注。
通常情況下，只會(huì)有那么幾處應(yīng)力值較大，需要關(guān)注。再根據(jù)應(yīng)力值較大區(qū)域的周邊應(yīng)力情況，進(jìn)一步排除一些區(qū)域，那需要仔細(xì)思考的也只有很少的幾處了。
以一個(gè)T字型的連續(xù)角焊縫為例
如上圖的這個(gè)模型，兩個(gè)厚度5mm的板（Q235），豎板高度100mm,T字型，連續(xù)角焊縫，焊縫高度3mm。對(duì)于真實(shí)結(jié)構(gòu)來說，不會(huì)這么簡單，但是可采取的方法是一樣的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值113Mpa，這個(gè)結(jié)果肯定是不準(zhǔn)確的，參考值。但上方點(diǎn)取的位置處102Mpa，這個(gè)是精度有保障的。當(dāng)然它所校核是豎板的強(qiáng)度。
如果是這樣結(jié)果的區(qū)域，從分析上來說，通常情況下就可以不用管了。畢竟焊縫強(qiáng)度是高于母材的。
如結(jié)果如上圖所示，等效應(yīng)力最大值170Mpa，參考值。但上方點(diǎn)取的位置處157Mpa。其實(shí)，很容易看出來，應(yīng)力值主要是彎矩引起，豎直方向的正應(yīng)力，即彎曲應(yīng)力構(gòu)成了等效應(yīng)力。如果根據(jù)現(xiàn)有的點(diǎn)取的157Mpa位置，向下插值，下方的應(yīng)力值預(yù)期能超200Mpa了。
這種情況下，若超過根據(jù)工況類型和基于屈服強(qiáng)度相應(yīng)安全系統(tǒng)下的許用應(yīng)力值，需要考慮下焊縫強(qiáng)度校核。
從有限元的分析結(jié)果可以看出，焊縫的外載僅需考慮彎矩作用（可以通過截面獲取焊縫處的力和力矩，當(dāng)然也可以在該處采取接觸）。
根據(jù)機(jī)械手冊(cè) 焊縫高度3mm,即 ：
角焊縫計(jì)算厚度,
焊縫應(yīng)力
焊縫許用應(yīng)力 取值98Mpa 根據(jù)焊條選擇，詳見機(jī)械手冊(cè) 焊縫強(qiáng)度滿足要求。
展開 基于FE-SAFE的等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法分析焊縫疲勞
一般在焊接結(jié)構(gòu)疲勞分析中存在兩個(gè)關(guān)鍵問題：一是焊接接頭的分類如何把握；二是焊接部位往往是應(yīng)力比較集中的區(qū)域，很難準(zhǔn)確計(jì)算出應(yīng)力的分布。等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法是由美國新奧爾良大學(xué)焊接實(shí)驗(yàn)室的Pingsha Dong博士等人基于斷裂力學(xué)及大量焊接試驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究出來的一種相對(duì)能準(zhǔn)確預(yù)測焊縫疲勞壽命的方法。該方法采用網(wǎng)格不敏感結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算方法及一條主S-N曲線預(yù)測焊接結(jié)構(gòu)疲勞壽命，可以很好地解決結(jié)構(gòu)應(yīng)力對(duì)有限元網(wǎng)格大小的敏感性及焊接接頭S-N曲線選擇困難的兩個(gè)難題，從而減小了分析誤差，提高了預(yù)測精度。
在FE-SAFE軟件中，Verity模塊為一個(gè)焊縫疲勞分析專用模塊，其采用的即是等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力方法。等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力不僅考慮了焊趾缺口、焊接接頭板的厚度的影響、載荷模式的影響，還考慮了應(yīng)力集中的影響。等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力是基于結(jié)構(gòu)應(yīng)力計(jì)算得到的，結(jié)構(gòu)應(yīng)力由膜應(yīng)力與彎曲應(yīng)力組成，Verity模塊可以通過定義一些焊縫的信息參數(shù)及導(dǎo)入的通用有限元軟件（如ABAQUS軟件）節(jié)點(diǎn)力輸出結(jié)果來計(jì)算求得結(jié)構(gòu)應(yīng)力。
因此，在使用通用有限元軟件計(jì)算求解計(jì)算焊縫節(jié)點(diǎn)力時(shí)，需要對(duì)焊縫進(jìn)行建模，如下圖所示：
將通用有限元軟件的分析結(jié)果導(dǎo)入FE-SAFE中之后，在Verity模塊中定義焊縫信息，如下圖所示：
定義完成需要計(jì)算壽命的所有焊縫信息后，點(diǎn)擊Analyse，即可求解得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力，再定義載荷曲線、材料參數(shù)、選擇主S-N曲線標(biāo)準(zhǔn)差等完成焊縫疲勞分析。
基于FE-SAFE的等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法分析焊縫疲勞.pdf
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Optistruct做靜力分析，應(yīng)力集中在焊縫處
Optistruct做靜力分析，查看應(yīng)力云圖時(shí)，應(yīng)力較大位置集中在焊縫處，零部件上應(yīng)力則較小，不能得到理想的靜力分析結(jié)果。同樣用rigids連接，應(yīng)力則集中在零部件相連位置。請(qǐng)問在施加較大拉力（100000N）時(shí)，零部件關(guān)鍵部位用什么連接方式好？得到結(jié)果能合理反映零部件應(yīng)力應(yīng)變情況。
基于FKM規(guī)范對(duì)焊接構(gòu)件進(jìn)行靜強(qiáng)度評(píng)估的流程
3、FKM2012版針對(duì)焊接構(gòu)件的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行了完整的修正，包括FAT等級(jí)、與目前IIW標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的安全因子、厚度因子以及殘余應(yīng)力等。
4、焊接構(gòu)件焊縫采用名義應(yīng)力法進(jìn)行靜強(qiáng)度評(píng)估時(shí)，需先對(duì)焊縫各應(yīng)力分量（包括垂直于焊縫的應(yīng)力，平行于焊縫的應(yīng)力及剪應(yīng)力）進(jìn)行利用率計(jì)算，最后計(jì)算等效利用率。
5、焊接構(gòu)件局部應(yīng)力法進(jìn)行靜強(qiáng)度評(píng)估幾及疲勞強(qiáng)度評(píng)估時(shí)可以基于熱點(diǎn)應(yīng)力或缺口應(yīng)力，本文重點(diǎn)介紹了熱點(diǎn)應(yīng)力。
展開 某鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物檢測鑒定和加固設(shè)計(jì)
下面是我們做的一個(gè)某電廠鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)筑物加固項(xiàng)目：
一、檢測鑒定結(jié)結(jié)論：
1、鋼支架部分：
（1）鋼柱
標(biāo)高6.540m（B軸、C軸、F軸、G軸）12根鋼柱強(qiáng)度應(yīng)力、平面內(nèi)、外穩(wěn)定比值大于1，不滿足計(jì)算要求；標(biāo)高10.247m（B軸、C軸、F軸、G軸）20根鋼柱強(qiáng)度應(yīng)力、平面內(nèi)、外穩(wěn)定比值大于1，不滿足計(jì)算要求；其余鋼柱均滿足計(jì)算要求。
（2）連系鋼梁
標(biāo)高6.540m（B軸、C軸、F軸、G軸）16根橫梁強(qiáng)度應(yīng)力、平面內(nèi)、外穩(wěn)定比值大于1，不滿足計(jì)算要求；其余連系鋼梁均滿足計(jì)算要求。
（3）柱間支撐
標(biāo)高2.200m（3軸、5軸交B~C軸、F~G軸）柱間支撐強(qiáng)度應(yīng)力、平面內(nèi)、外穩(wěn)定比值大于1，不滿足計(jì)算要求，部分斜撐長細(xì)比超限；標(biāo)高4.340m（BCDFGH軸）、10.247m（1、3、5軸）柱間支撐強(qiáng)度應(yīng)力、平面內(nèi)、外穩(wěn)定比值大于1，不滿足計(jì)算要求，斜撐長細(xì)比均超限；其余斜撐均滿足計(jì)算要求。
2、灰斗及連接部分：
（1）壁板
壁板滿足計(jì)算要求。
（2）垂直加勁肋
所有垂直加勁肋應(yīng)力均小于 Q235 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)215N/mm2，滿足計(jì)算要求。
（3）水平加勁肋
第三、四、五道水平加勁肋應(yīng)力大于 Q235 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215N/mm2，不滿足計(jì)算要求；其余水平加勁肋應(yīng)力均小于 Q235 鋼材強(qiáng)度設(shè)計(jì)值215N/mm2，滿足計(jì)算要求。
（4）灰斗與灰斗梁連接驗(yàn)算
最大角焊縫應(yīng)力56.29N/mm2，小于E43角焊縫抗拉、抗壓和抗剪設(shè)計(jì)值160N/mm2，滿足計(jì)算要求。
二、加固方案
1.
展開 利用OptiStruct進(jìn)行汽車懸架系統(tǒng)輕量化設(shè)計(jì)并提高其耐久性
通過形狀優(yōu)化，形成了成本相對(duì)較低的 “U”形設(shè)計(jì)，既滿足 RTB 設(shè)計(jì)的剛性目標(biāo)，又降低了反相滾動(dòng)負(fù)載情況下關(guān)鍵焊縫的應(yīng)力，從而提高了耐久性。
如今，這個(gè)耐久性要求已被確定為這種類型 RTB 設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)之一。
挑戰(zhàn)
一個(gè)“U”形的 RTB 設(shè)計(jì)通常需要考慮幾個(gè)相互關(guān)聯(lián)的目標(biāo)。限定主要結(jié)構(gòu)部件形狀的兩個(gè)關(guān)鍵目標(biāo)是側(cè)傾剛度和側(cè)傾轉(zhuǎn)向。二者都受到扭轉(zhuǎn)元件（RTB 的橫向構(gòu)件）形狀、位置、截面參數(shù)的影響。
“我們發(fā)現(xiàn)OptiStruct和HyperStudy提供的優(yōu)化能力對(duì)于我們的RTB設(shè)計(jì)來說簡直是一 種財(cái)富。Altair公司給予了我們出色的支持。”
展開 某軍車的安裝座焊接仿真優(yōu)化
焊接優(yōu)化措施：
a.采用焊后碾壓強(qiáng)化的方法，在焊趾處加碾壓力作用，對(duì)殘余應(yīng)力的改善作用非常明顯，通過碾壓強(qiáng)化可以直接將焊縫處的拉應(yīng)力變?yōu)閴?em>應(yīng)力。
b.進(jìn)一步拓展思路，既然焊后碾壓可以將焊縫處拉應(yīng)力變?yōu)閴?em>應(yīng)力，則可以考慮減弱碾壓作用，采用隨焊沖擊錘的方式，如下圖所示。
這部分的焊接案例暫時(shí)不在這里做展示，可以聯(lián)系作者本人進(jìn)行深入交流。
歡迎留言討論。
技術(shù) | 不銹鋼地鐵車頂?shù)湫秃附咏宇^有限元分析
3.2 應(yīng)力場模擬結(jié)果和分析
四種典型接頭的縱向殘余應(yīng)力分布云圖如圖10所示。縱向殘余應(yīng)力大致分為約束縱向拉應(yīng)力區(qū)、焊縫縱向拉應(yīng)力區(qū)和HAZ縱向壓應(yīng)力區(qū)，三類區(qū)域沿垂直焊縫方向依次分布。四種典型接頭的橫向殘余應(yīng)力分布云圖如圖11所示。
橫向殘余應(yīng)力大致分為HAZ橫向拉應(yīng)力區(qū)和焊縫橫向拉應(yīng)力區(qū)，兩類區(qū)域沿焊縫方向依次分布。不銹鋼車頂?shù)湫秃附咏宇^的橫、縱向殘余應(yīng)力的總體分布規(guī)律基本相同:焊縫區(qū)存在較大的縱向拉應(yīng)力，焊縫兩端存在較大的橫向壓應(yīng)力;熱影響區(qū)存在較大的橫向拉應(yīng)力和縱向壓應(yīng)力。這有利于統(tǒng)一制定合理的焊接方案，減少控制車頂焊接殘余應(yīng)力的難度。
由上述分析可知，平板對(duì)接形式的應(yīng)力分布是復(fù)雜接頭應(yīng)力分布的本質(zhì)形式。對(duì)于T型接頭和卷邊接頭，其底板平面內(nèi)應(yīng)力分布具有平板對(duì)接接頭應(yīng)力分布的形式。而豎板的應(yīng)力分布出現(xiàn)了一些區(qū)別。卷邊焊的豎板側(cè)由于與底板相連，近焊縫區(qū)出現(xiàn)的殘余應(yīng)力較大，而T型接頭豎板在焊前未與底板相連，殘余應(yīng)力較小。
3.3 平板對(duì)接接頭殘余應(yīng)力
平板對(duì)接形式是四種典型接頭的殘余應(yīng)力分布的基本形式。典型對(duì)接接頭橫向殘余應(yīng)力分析如圖12所示，結(jié)合對(duì)接接頭的橫向殘余應(yīng)力云圖，詳細(xì)分析平板對(duì)接形式的殘余應(yīng)力。
焊縫附近熱影響區(qū)產(chǎn)生了較大的橫向拉應(yīng)力，達(dá)到250MPa，這是導(dǎo)致平板對(duì)接焊兩邊翹曲的重要原因。另一方面，焊縫中心區(qū)出現(xiàn)了較低的橫向應(yīng)力，約為50MPa。典型對(duì)接接頭縱向殘余應(yīng)力如圖13所示。
結(jié)合對(duì)接接頭的縱向殘余應(yīng)力云圖分析發(fā)現(xiàn)，焊縫附近熱影響區(qū)存在縱向壓應(yīng)力，而焊縫中心區(qū)出現(xiàn)縱向拉應(yīng)力，約為100MPa，焊縫的起止端則為縱向壓應(yīng)力，約為-50MPa。
展開 技術(shù) | 滲透檢測在LNG儲(chǔ)罐底板角焊縫的操作步驟
一、引言
大型儲(chǔ)罐在使用中受承載物料量的變化而發(fā)生受力狀態(tài)變化，尤其在其罐底板角焊縫受到的影響更大，容易產(chǎn)生疲勞裂紋。因此必須經(jīng)常對(duì)其進(jìn)行跟蹤檢測，以免發(fā)生生產(chǎn)事故。儲(chǔ)罐底板角焊縫的無損檢測方法由于結(jié)構(gòu)的限制，常用滲透檢測。
而在對(duì)大型儲(chǔ)罐罐底板與壁板的角焊縫進(jìn)行滲透檢測時(shí)，因其受力、結(jié)構(gòu)以及表面光潔程度的影響，需要注意一些操作要點(diǎn)，以保證檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。所以本文先簡要談?wù)劥笮蛢?chǔ)罐底板與壁板角焊縫的受力情況，然后詳細(xì)闡述滲透檢測在大型儲(chǔ)罐底板角焊縫檢測中的應(yīng)用。
二、型儲(chǔ)罐底板與壁板角焊縫的受力分析
大型儲(chǔ)罐罐底根據(jù)儲(chǔ)罐的工作狀態(tài)，其底板角焊縫的受力分內(nèi)外側(cè)情況不同。儲(chǔ)罐裝有液體物料時(shí)，罐底板受到液體的向下的靜壓力Fl,罐壁受到液體向外的作用力F2 ,罐底板外側(cè)邊緣板受地面向上的作用力F3。從而導(dǎo)致內(nèi)側(cè)焊縫受橫向拉應(yīng)力m,外側(cè)焊縫受橫向壓應(yīng)力n。另外，兩側(cè)焊縫都受縱向拉應(yīng)力q。焊縫截面受力如圖1。
圖1 罐底板、壁板和焊縫截面受力圖
如果底板角焊縫外側(cè)和內(nèi)側(cè)焊縫中存在橫向開口缺陷，則內(nèi)側(cè)焊縫中的開口缺陷受拉應(yīng)力的作用而張開，外側(cè)焊縫中的開口缺陷受到壓應(yīng)力作用而閉合。儲(chǔ)罐卸料后，焊縫中的應(yīng)力就會(huì)得到松弛。由于儲(chǔ)罐在使用的過程中須進(jìn)行反復(fù)裝卸料操作，儲(chǔ)罐角焊縫承受頻繁的交變載荷，如果焊縫處存在焊接缺陷，容易產(chǎn)生疲勞性裂紋。
那么如何進(jìn)行探傷呢？
三、 罐底角焊縫探傷步驟
首先儲(chǔ)罐底角焊縫采用溶劑去除型著色檢測法。
探傷前的準(zhǔn)備
預(yù)先將罐體清空洗凈吹干，人罐作業(yè)前要進(jìn)行罐內(nèi)含氧量和有害氣體測量，符合探傷操作的相關(guān)規(guī)定。
焊縫表面清理清理
角焊縫兩側(cè)油漆、油垢、泥漿和銹蝕等異物，使露出焊縫金屬。
展開 
干貨 | ANSYS Ncode焊縫疲勞壽命評(píng)估方法簡介
若采用網(wǎng)格點(diǎn)力方法，依據(jù)網(wǎng)格點(diǎn)力數(shù)據(jù)去推導(dǎo)焊趾和焊根單元邊中間點(diǎn)的平均膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，進(jìn)而可以計(jì)算焊趾和焊根上下表面的法向應(yīng)力，用于做法向方向的疲勞壽命評(píng)估。當(dāng)需要對(duì)焊喉部位進(jìn)行壽命評(píng)估計(jì)算時(shí)，Ncode將基于焊縫單元的兩個(gè)焊縫邊計(jì)算應(yīng)力值，然后平均到中心位置。網(wǎng)格力方法要求采用線性單元。
7. Ncode焊縫疲勞壽命評(píng)估算法評(píng)估了彎曲應(yīng)力對(duì)總應(yīng)力的貢獻(xiàn)度，根據(jù)占比大小取確定，焊縫為剛性或柔性，不同的彎曲力占比，需要采用不同的S-N材料曲線，軟件會(huì)根據(jù)彎曲應(yīng)力比重S-N曲線進(jìn)行自動(dòng)插值處理。
ANSYS Ncode Designlife焊縫疲勞仿真流程
展開 技術(shù) | 5083鋁合金焊縫開裂的原因分析及預(yù)防措施
從上述②、③、④可以得出：斷裂與腐蝕坑有關(guān)、與拉應(yīng)力有關(guān)、是非過載的損傷型斷口。5083鋁合金在拉應(yīng)力作用下、在有氯離子的潮濕環(huán)境中具備發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的傾向。焊縫熔合線處是截面過渡的地方，也是組織突變的部位，該處組織明顯粗大，更容易產(chǎn)生腐蝕。
在金相觀察中腐蝕坑出現(xiàn)的位置也主要就在焊縫熔合線處。焊縫熔合線處應(yīng)力集中，應(yīng)力腐蝕易在腐蝕坑處起裂，在受拉應(yīng)力的地方會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕。斷裂的試樣裂紋也正是從腐蝕坑處起裂，并僅在環(huán)焊縫受拉應(yīng)力的一側(cè)發(fā)生裂透支管橫截面的應(yīng)力腐蝕斷裂。該焊接接頭的斷裂屬于應(yīng)力腐蝕斷裂。
七 、解決措施
結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)和斷裂失效因素采取以下解決措施：(1)采購優(yōu)質(zhì)合格的原材料，材料化學(xué)成分、力學(xué)性能均應(yīng)合格，加強(qiáng)進(jìn)貨檢驗(yàn)，保證母材質(zhì)量。(2)焊縫熔合線處應(yīng)力集中程度高，焊后采用去應(yīng)力處理，消除殘余應(yīng)力，避免熔合線處的應(yīng)力集中。(3)加強(qiáng)焊縫熔合線處的焊接質(zhì)量，注意熔合線處的平滑過渡，降低熔合線處的應(yīng)力集中程度。經(jīng)過以上的改進(jìn)措施，在隨后的焊后檢驗(yàn)中，母材及焊縫未發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，接頭無裂紋產(chǎn)生，保證了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量。
八 、結(jié)語
（1）母材本身存在質(zhì)量缺陷，在腐蝕環(huán)境下發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，產(chǎn)生腐蝕坑。
（2）裂紋發(fā)生部位在焊縫熔合線處，熔合線部位存在腐蝕坑，再加上熔合線本身應(yīng)力集中程度高，該部位在工作狀態(tài)又承受拉應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕開裂。
展開 CAD/CAE在大型汽輪 發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)研發(fā)中的應(yīng)用
采用傳統(tǒng)的西屋算法，定子鐵心的平均應(yīng)力可能會(huì)滿足要求，但我們?cè)谶M(jìn)行三維建模以及有限元計(jì)算分析的過程中發(fā)現(xiàn)，定子鐵心在運(yùn)行工況中，應(yīng)力沿軸向和周向并不是均勻地分布，局部可能存在著較大的應(yīng)力狀態(tài)，在支持筋和夾緊環(huán)籠的焊縫處尤為明顯。考慮到焊縫局部的應(yīng)力過大，將結(jié)構(gòu)作了一些改進(jìn)，以期望使焊縫應(yīng)力明顯降低，保證在正常工作時(shí)鐵心能夠滿足機(jī)械性能的要求，并考慮短路力矩對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響。
根據(jù)圖紙尺寸建立的模型如圖1所示，考慮到筋板與夾緊環(huán)籠對(duì)鐵心支持筋的作用，同時(shí)為了研究焊縫，建立的PRO/E模型如下圖3所示，將鐵心和其他重量等價(jià)為中間圓環(huán)的重量。
圖 3 等效力學(xué)模型的建立
在ANSYS中進(jìn)行不同工況的有限元分析，如表1所示，具體應(yīng)力比較見圖4、5所示。
展開 手工電弧焊最常見的6大焊接缺陷的產(chǎn)生原因及解決方法
焊縫設(shè)計(jì)及組合不正確。
2、解決方法
選用較具滲透力的焊條。使用適當(dāng)電流。改用適當(dāng)焊接速度。增加開槽度數(shù)，增加間隙，并減少根深。
裂紋
1、產(chǎn)生原因
焊件含有過高的碳、錳等合金元素。焊條品質(zhì)不良或潮濕。焊縫拘束應(yīng)力過大。母條材質(zhì)含硫過高不適于焊接。施工準(zhǔn)備不足。母材厚度較大，冷卻過速。電流太強(qiáng)。首道焊道不足抵抗收縮應(yīng)力。
2、解決方法
使用低氫系焊條。使用適宜焊條，并注意干燥。改良結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，注意焊接順序，焊接后進(jìn)行熱處理。避免使用不良鋼材。焊接時(shí)需考慮預(yù)熱或后熱。預(yù)熱母材，焊后緩冷。使用適當(dāng)電流。首道焊接之焊著金屬須充分抵抗收縮應(yīng)力。
變形
1、產(chǎn)生原因
焊接層數(shù)太多。焊接順序不當(dāng)。施工準(zhǔn)備不足。母材冷卻過速。母材過熱。（薄板）焊縫設(shè)計(jì)不當(dāng)。焊著金屬過多。拘束方式不確實(shí)。
2、解決方法
使用直徑較大之焊條及較高電流。改正焊接順序。焊接前，使用夾具將焊件固定以免發(fā)生翹曲。避免冷卻過速或預(yù)熱母材。選用穿透力低之焊材。減少焊縫間隙，減少開槽度數(shù)。注意焊接尺寸，不使焊道過大。注意防止變形的固定措施。
氣孔
1、產(chǎn)生原因
焊條不良或潮濕。焊件有水分、油污或銹。焊接速度太快。電流太強(qiáng)。電弧長度不適合。焊件厚度大，金屬冷卻過速。
2、解決方法
選用適當(dāng)?shù)暮笚l并注意烘干。焊接前清潔被焊部份。降低焊接速度，使內(nèi)部氣體容易逸出。使用廠商建議適當(dāng)電流。調(diào)整適當(dāng)電弧長度。施行適當(dāng)?shù)念A(yù)熱工作。
咬邊
1、產(chǎn)生原因
電流太強(qiáng)。焊條不適合。電弧過長。操作方法不當(dāng)。母材不潔。母材過熱。
2、解決方法
使用較低電流。選用適當(dāng)種類及大小之焊條。保持適當(dāng)?shù)幕￠L。
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