具有拘束及热循环特征的原位等效焊接计算单元的研究

焊接工艺在钢结构制造和生产中具有非常重要的地位，而焊接结构的残余变形预测又是其中的一个主要研究领域。随着现代计算技术的发展，被称为制造领域"难度最大"的焊接全过程数值模拟也成为研究热点。焊接全过程的模拟将涉及：全过程(时间)、变拓扑(焊缝，构形)、非线性、热循环、变拘束(接头，结构)等因素，并且是多因素或参数的耦合。本项目将以焊接过程的变形为对象，研究进行焊接全过程模拟的高效、高精度计算方法，提出并构造反映焊接全过程特征的原位等效焊接计算单元，将采用材料热-力耦合行为的实验、特征单元建模、可应用性考证、工程化研究的技术路线；研究内容包括：考虑焊接过程特征的在拘束条件下的材料热循环热-力耦合行为、原位等效焊接计算单元的研究、针对焊接过程构形变化的单元激活方法、典型焊接接头变形计算的工程化研究以及实际的工程应用与考证。本项目将为焊接全过程的数值模拟及工程化实施提供高效的计算分析手段。

焊接工艺在钢结构制造和生产中具有非常重要的地位，而焊接结构的残余变形预测又是其中的一个难点和主要研究领域。随着现代计算技术的发展，被称为制造领域"难度最大"的焊接全过程数值模拟也成为研究热点。焊接全过程的模拟将涉及：全过程(时间)、变拓扑、非线性、热循环、变拘束等因素，并且是多因素或参数的耦合。本项目以焊接过程的变形为对象，研究进行焊接全过程模拟的高效、高精度计算方法，提出并构建了反映焊接全过程特征的原位等效焊接计算单元，采用材料热-力耦合行为的实验、特征单元建模、可应用性考证、工程化研究的技术路线；取得的成果包括：考虑焊接过程特征的在拘束条件下的材料热循环热-力耦合行为、原位等效焊接计算单元的研究、典型焊接接头变形计算的工程化研究以及实际的工程应用。本项目按照要求完成了相应的工作，取得的成果将为焊接全过程的数值模拟及工程化实施提供高效的计算分析手段。.本项目的部分工作已在Advanced Materials Research上发表论文3篇，申请发明专利两项，即将在The 11th International Conference on Numerical Methods in Industrial Forming Processes(Numiform2013，Shenyang, China, July 6-10, 2013)上作大会特邀报告，已毕业硕士2人；在山海关桥梁厂的箱型焊接结构的焊接变形分析以及中冶赛迪的高炉铜冷却壁焊接接头的疲劳性能实验研究中得到实际应用。