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Quick Welder

3次元溶接変形解析プログラム

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概要

溶接施工時の構造物の温度や変形、ひずみなどを数値シュミレーション するプログラムです。
溶接から冷却に至るまでの材料各部の温度や弾塑 性挙動を熱弾塑性有限要素法を用いて比較的忠実に追跡します。
溶接施工条件および関連する工程(仮付け、ジグ着脱、切断、矯正、再溶接など)の定義、計算に実行、結果の解釈/評価をスムーズに行える用に、自動要素分割、およびユーザーインターフェースに工夫を凝らしています。

H形鋼の突合せ溶接(アニメーション)

■溶接開始から終了・完冷までの、変形と最高到達温度分布をアニメーションする。

quick_welder_hbar.gif

  ◆ ウェブ1パス
  ◆ 上フランジ4層4パス
  ◆ 下フランジ4層4パス
   の順で連続溶接(パス間時間0)後、室温まで自然冷却している。



■解説

HBAR-1-0000_2.jpg

フランジ幅の広いH形鋼(H-300×300×10×16)を突合わせ溶接した場合の残留応力分布を解析した。
残留応力分布は、溶接順序(ウェブが先か、フランジが先か)に大きく依存する。
図は、上部フランジを溶接中の変形(上下方向変位のみ拡大視)と最高到達温度分布を示す。

HBAR-1-0146_2.jpg

溶接終了・完冷後の変形と最高到達温度分布を示す。
はり長手方向の収縮と、角変形によるフランジ自由端の落ち込みが顕著である。
溶着部の最高到達温度は約1900℃である。

HBAR-2-0000_2.jpg

溶接終了・完冷後の、はり長手方向応力の分布を示す。
ウェブを先に溶接しているので、その後のフランジ溶接によりウェブ部は強烈に圧縮され、広くて高い圧縮応力場となっている。
フランジ自由端に高い圧縮残留応力場を作らないという観点(座屈)からは、本溶接順序(ウェブが先)が好ましいと言える。



解析事例

線状加熱によるねじり加工 鋼管とブロックの差込み溶接
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半円筒の肉盛溶接 厚板の突合せ溶接
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H形鋼の突合せ溶接 球形タンク・W3溶接中の温度分布
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アングル材に溶接ビートを置いたときの変形 多層盛溶接におけるパス間温度シミュレーション
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円周の溶接中の温度分布と冷却後の酸化色 円周溶接における縦断面の変形
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柱-梁接合部3層目溶接中の温度分布 ダイアフラムと梁フランジ溶接後の残留応力分布
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柱フランジの溶接 T継手の両側同時すみ肉溶接
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適用範囲

溶接 電気溶接、ガス溶接、溶射、レーザークラッティング、レーザー溶接
切断 ガスカット、レーザーカット、冷間切断、溶着
熱処理 焼き入れ、応力焼鈍
汎用熱応力 温度、応力、弾塑性
加工 矯正(点、線、面状加熱)、レーザーフォーミング、生体レーザー(レーザーメスなど)


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