文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
异厚度铝合金激光拼焊数值模拟
姓名:熊进辉
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:樊丁;余淑荣
20070501
摘要电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。一旦能够实现对各种焊接现象的计算机模拟,我们就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材了提高计算精度和效率,采用过渡网格划分形式划分网格以保证焊缝处网格足够细小。热源、体热源、组合热源,利用砑砸旌穸嚷梁辖鸺す馄春傅奈露瘸〗腥维瞬态有限元分析,观察三种热源模型形成的熔池形状春阜煨巫。结果表明:采用组合热源模型模拟的焊缝形状与实际拼焊的焊缝形状最为接近,证明分析的合理性。系式的验证实验。实验结果表明:理论计算值与工艺实验值基本吻合。理论计算值可以焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。焊接现象包括焊接时的料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。利用砑砸旌穸嚷梁辖鸺す馄春傅奈露瘸〗腥蔡邢拊7治觥N选取高斯函数分布的热源模型,利用砑腁镅员嘈闯绦蚴迪忠贫仍的加载。在模拟中既考虑一般激光焊接中材料热物理性能参数的温度相关性、熔化潜热、边界条件、等离子体、熔池对流、保护气体等对温度场的影响,又考虑异厚度铝合金激光拼焊的特性。利用高温热电偶检测异厚度铝合金激光拼焊过程中的温度场,将模拟值与实测值进行对比分析,结果表明模拟值与实测值吻合良好。采用间接法模拟应力应变场。定义弹性模量扰蛘拖凳齛,泊松比人嫖露变化的材料力学参数值。指定塑性分析选项为经典的双线性随动强化。边界条件约束焊件的自由度,以模拟夹具的作用。模拟结果显示,由于厚度不同,薄厚两板应力应变场存在差异,薄板焊缝附近的应力场范围较大,变形比厚板复杂且比厚板大。利用小孔释放法检测异厚度铝合金激光拼焊板的残余应力,将模拟值与实测值进行对比分析,结果显示模拟值与实测值吻合良好。对异厚度铝合金激光拼焊的熔化过程进行分析。选用三种不同的热源模型:高斯面利用异厚度铝合金激光拼焊间隙填充模型,建立偏移量与间隙、工件厚度比、激光光束半径的定量关系式,关系式中偏移量与间隙、激光光束半径成正比,与工件厚度比成反比。在异厚度铝合金激光拼焊工艺实验中,选取不同的工件厚度比进行偏移定量关
关键词:铝合金;激光焊;异厚度;温度场;应力应变;数值模拟;熔化特性;偏移量作为异厚度铝合金激光拼焊工艺实验的定量参考值。Ⅱ
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作者签名:筵遘埒日期:年占月易日年莎月占日兰州理工大学学位论文原创性声明学位论文版权使用授权书年≯月易日或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影本学位论文属于⒈C芸冢年解密后适用本授权书。⒉槐C芡拧朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉”本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。作者签名:导师签名:日期:
第一章绪论研究背景与意义于一点【硐,使金属局部熔化形成焊接接头。激光焊接分热导焊和深熔焊。热导焊的功率热至熔化,形成的焊缝近半圆形。这种焊法可焊接厚度在以下的材料。深熔焊化、汽化甚至蒸发,从而形成小孔,并出现激光诱导的等离子体。等离子体改变光束的目前,国际上对于移动装置如汽车、火车等的开发研究正朝着高效能、低能耗、低排放发展。相对于一般钢材,铝合金材料具有较高的比强度,虽然弹性模量低,但有很好的挤压性,能得到复杂截面的构件,从结构上补偿了部件的刚度,因而可在满足刚性及强度等多方面力学性能的条件下,大大降低材料的消耗及构件的重量,从而降低产品的成本,提高经济效益。因而铝合金构件正迅速地应用于移动装置中。世界各知名汽车制造厂商如德国奥迪、日本丰田等已采用铝合金整体框架取代传统的钢制半壳型结构,使得其新款产品向着轻型、节能和环保的方向发展。目前,国外汽车制造业中铝合金的使用已超过总体材料的%,等铝合金整体框架汽车已商业化。欧洲年%的火车车厢为全铝结构【俊铝合金整体框架轿车激光焊接以高能量密度的激光作为热源,经过聚焦镜组合后可以将全部的能量集中在/段冢砻娴慕鹗糁饕?勘砻嫖占す饽芰亢笙蛳碌娜却ǖ级患功率密度在/洹>劢辜す馐β拭芏雀撸缓覆牧显诩ǘ痰氖奔淠谌图
画日◎矿口热影响区小、焊接变形小、是精密的焊接方法;具有“自净化