某新型航空發(fā)動機(jī)火焰筒為復(fù)雜的薄壁環(huán)形結(jié)構(gòu),主要包括5個(gè)零件,由多種焊接方法將各零件連接而成。該構(gòu)件加工精度要求很高,但由于其薄壁結(jié)構(gòu),在焊接時(shí)容易發(fā)生變形,影響火焰筒的裝配和使用性能,給航空器埋下隱患。本課題主要的研究對象為火焰筒組件A的TIG焊過程和組件B的兩道電子束焊過程。其中組件A包括零件1和零件2,組件B包括零件3、零件4和零件5,組件B的子組件B₃₄包括零件3和零件4,子組件B₄₅包括零件4和零件5。本文基于熱彈塑性理論,采用有限元分析軟件SYSWELD,施加雙橢球熱源模型,分別對組件A和組件B的焊接過程進(jìn)行有限元模擬分析。從分段焊接的角度對組件A和組件B的焊后變形進(jìn)行控制,并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:首先建立火焰筒材料高溫合金GH536的熱物理和力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫;采用改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法分別對TIG焊和電子束焊的雙橢球熱源模型參數(shù)進(jìn)行求解,完成熱源校核;同時(shí)建立了各組件的有限元網(wǎng)格模型。分別模擬了單獨(dú)焊接組件A、子組件B₃₄和子組件B₄₅的溫度場、應(yīng)力場和變形情況。分析發(fā)現(xiàn),... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SYSWELD計(jì)算模型[53]

7圖3-1火焰筒模型目前該火焰筒的組件A和組件B間的焊接方式在改進(jìn)中，研發(fā)單位考慮將縫焊換為連續(xù)的電阻點(diǎn)焊，但還未進(jìn)行工藝評定。又由于沒有很好的縫焊變形模擬解決方案，故本課題暫時(shí)不考慮縫焊工序，主要對組件A的TIG焊工序和組件B的電子束焊工序進(jìn)行分析。影響火焰筒焊接變形的因素有很多，如火焰筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇、焊接方法以及焊接工藝等。在火焰筒的結(jié)構(gòu)、材料以及焊接方法等條件都已固定的情況下，優(yōu)化焊接工藝是簡單有效地控制焊接變形的方法。由于該結(jié)構(gòu)產(chǎn)量很低，不必過多考慮生產(chǎn)效率的問題。鑒于該型火焰筒的生產(chǎn)廠家已做過大量工藝試驗(yàn)，證實(shí)了工藝參數(shù)的可靠性，可從分段焊接的角度出發(fā)，對火焰筒的焊接工藝進(jìn)行優(yōu)化。為此設(shè)計(jì)了以下焊縫分段焊接方案：方案一：將焊縫分為兩段進(jìn)行旋轉(zhuǎn)對稱焊接，兩個(gè)焊接起點(diǎn)相隔180°，如圖3-2a；方案二：將焊縫分為兩段進(jìn)行軸對稱焊接，兩個(gè)焊接起點(diǎn)相同，如圖3-2b；方案三：將焊縫分為四段進(jìn)行焊接，焊接順序?yàn)樘S焊接，如圖3-2c；方案四：將焊縫分為四段進(jìn)行焊接，焊接順序?yàn)橹鸩酵撕福鐖D3-2d。(a)方案一（b）方案二起點(diǎn)W1W2起點(diǎn)起點(diǎn)W1W2

該方法不直觀、易出錯(cuò)，用于新材料庫的構(gòu)建工作時(shí)很不方便。 4. Excel 圖表法。為方便新材料數(shù)據(jù)庫的建立，ESI 公司開發(fā)了一套直觀、易操作的 Excel 圖表輔助工具，包括材料數(shù)據(jù)管理器、應(yīng)變硬化工具以及曲線校正工具等。獲得所需要的材料數(shù)據(jù)后，用戶只需在如圖 3-1 所示的材料數(shù)據(jù)管理器中插入材料性能對應(yīng)的數(shù)據(jù)，然后導(dǎo)出即可。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3596565