鋁鋰合金蒙皮桁條結構雙激光束雙側焊接熱機耦合分析
發(fā)布時間:2022-02-04 23:44
當代航天技術的飛速發(fā)展對航天飛行器的先進材料與結構提出巨大需求。對于目前航天飛行器的蒙皮桁條壁板結構件,開發(fā)先進高效的連接技術是其制造工藝的重要發(fā)展方向之一。近年來,隨著激光器的快速發(fā)展,激光焊接大量應用于鋁合金結構件的連接。采用雙激光束雙側同步焊接技術,實現(xiàn)某航天飛行器鋁鋰合金蒙皮桁條結構件的連接,是當前亟待解決的問題。本文基于此背景,采用工藝試驗和建模仿真相結合的方法,開展某航天飛行器鋁鋰合金壁板蒙皮桁條結構件雙激光束雙側同步焊接研究。首先,針對5A90鋁鋰合金蒙皮桁條結構試片件,開展焊接工藝試驗研究。分析焊縫的宏觀形貌和微觀組織。并開展焊接接頭的硬度,拉伸性能測試。采用掃描電子顯微鏡分析斷口的微觀形貌和斷裂機理,采用能譜儀分析斷口成分。其次,基于航天飛行器壁板蒙皮桁條結構件的真實尺寸,建立單桁條試片件,典型件(三桁條)和模擬段(七桁條)的三維幾何模型。采用非均勻過渡網格技術,建立三個尺寸層次結構件的有限元網格模型。充分考察雙激光束焊接的特點,編寫熱源子程序,實現(xiàn)熱力耦合仿真的熱源加載。同時,充分考慮焊接實驗過程狀況,實現(xiàn)邊界條件加載和焊接路徑加載。再次,分別采用“高斯面+圓錐體”...
【文章來源】:南京航空航天大學江蘇省211工程院校
【文章頁數(shù)】:107 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1雙激光束雙側同步焊接示意圖:(a)俯視圖;(b)側視圖;(c)熔池橫截面
圖 1. 2 結晶裂紋示意圖鋁鋰合金激光焊接還有合金元素燒損嚴重的特點[111]。鋁鋰為 1090℃,在激光焊接過程中,熔池的溫度較高,鎂和鋰發(fā)和燒損[112-113]。光焊接過程中,鋁鋰合金對激光反射率高,大部分激光都會量很低[114]。因此,在進行鋁鋰合金激光焊接時,需要采用較的主要內容皮桁條結構件目前已被廣泛運用于各類飛行器上,由于飛行有厚度小,整體尺寸大等特點。目前,鉚接是連接蒙皮桁條低,成本高,增重明顯等缺陷,鉚接越來越不能滿足飛行器有焊接速度快、連接效率高、密封性好,減重明顯等優(yōu)點,關注。然而針對大尺寸薄壁蒙皮桁條結構件的激光焊接,具有接缺陷多等技術難點。因此,要實現(xiàn)激光焊接代替鉚接,對件進行連接,仍需要開展大量的研究。本文針對某航天飛行
南京航空航天大學全日制專業(yè)學位碩士學位論文第二章 鋁鋰合金蒙皮桁條結構雙激光束焊接工藝試驗本章主要介紹了鋁鋰合金蒙皮桁條結構件 DLBSW 的試驗設計、試驗材料以及焊接設備,并詳細介紹了不同焊接工藝參數(shù)下的焊縫形貌與微觀組織。同時通過硬度測試和拉伸試驗,分析了焊接接頭的力學性能。蒙皮桁條結構試片件的 DLBSW 工藝試驗,為后續(xù)典型件和模擬段的焊接順序優(yōu)化奠定了基礎。2.1 試驗設計本文主要針對鋁鋰合金蒙皮桁條結構件開展 DLBSW 試驗和仿真研究,其中蒙皮桁條結構試片件由一根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.1 所示。典型件由三根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.2 所示。模擬段由七根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.3 所示。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]新型航天用鋁鎂和鋁鋅鎂合金材料概述[J]. 朱資鑒. 中國戰(zhàn)略新興產業(yè). 2018(04)
[2]鋁合金T型接頭激光焊接實驗研究[J]. 劉天亮,田彩蘭,董鵬,梁曉康,羅志偉. 電加工與模具. 2017(05)
[3]6061-T6鋁合金光纖激光焊接的數(shù)值模擬和實驗[J]. 蘇純,陳志偉. 常州工學院學報. 2017(03)
[4]考慮鋁合金接頭軟化的焊接變形及殘余應力預測方法[J]. 梁偉,郭科峰,龔毅,卞功文. 焊接學報. 2017(05)
[5]保護氣體對光纖激光焊接5A90溫度場分布特征的影響[J]. 段愛琴,鞏水利,劉飛. 機械工程學報. 2017(16)
[6]側吹輔助氣流對激光立焊5A90鋁鋰合金氣孔影響[J]. 何文佩,沈顯峰. 強激光與粒子束. 2016(11)
[7]鎂合金在航空航天領域研究應用現(xiàn)狀與展望[J]. 吳國華,陳玉獅,丁文江. 載人航天. 2016(03)
[8]2198鋁鋰合金激光填絲焊接接頭腐蝕行為[J]. 殷士焜,呂俊霞,肖榮詩. 中國激光. 2016(04)
[9]焊接速度對2A97鋁鋰合金激光焊接頭的影響[J]. 王安,張林杰,寧杰,白清林,楊健楠. 激光雜志. 2016(02)
[10]鋁合金T型接頭雙激光束焊接斷裂行為研究[J]. 鄧景煜,劉紅兵,李昊,王玉華,秦濤,陶汪. 航空制造技術. 2015(S1)
博士論文
[1]鋁合金機身壁板結構雙側激光焊接特征及熔池行為研究[D]. 楊志斌.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]不等厚鋁合金薄板激光拼焊及數(shù)值模擬[D]. 余淑榮.蘭州理工大學 2007
碩士論文
[1]海工高強鋼激光—電弧復合焊數(shù)值模擬研究[D]. 郇學東.東南大學 2017
[2]船體大型結構件焊接變形預測[D]. 周洋.江蘇科技大學 2016
[3]T型結構激光深熔焊接過程中小孔型氣孔形成機理研究[D]. 李希彬.上海交通大學 2014
[4]鋁鋰合金機身壁板結構激光焊接特性研究[D]. 張澐龍.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[5]深冷對AZ31鎂合金TIG焊接頭殘余應力影響的數(shù)值模擬[D]. 鄧華然.太原科技大學 2012
[6]鋁合金T型接頭雙激光束雙側同步焊接穩(wěn)定性研究[D]. 歐陽自鵬.南京航空航天大學 2012
[7]薄板鋁合金T型接頭雙激光束雙側焊接應力和變形的有限元分析[D]. 蘇陽.南京航空航天大學 2012
[8]5083鋁合金T型搭接接頭高功率CO2激光焊接工藝研究[D]. 許超.上海交通大學 2012
[9]高強鋁合金T型接頭激光焊接技術研究[D]. 楊濤.武漢理工大學 2011
[10]鋁合金雙光束激光填絲焊溫度場與應力場數(shù)值模擬[D]. 刁旺戰(zhàn).哈爾濱工業(yè)大學 2010
本文編號:3614165
【文章來源】:南京航空航天大學江蘇省211工程院校
【文章頁數(shù)】:107 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1雙激光束雙側同步焊接示意圖:(a)俯視圖;(b)側視圖;(c)熔池橫截面
圖 1. 2 結晶裂紋示意圖鋁鋰合金激光焊接還有合金元素燒損嚴重的特點[111]。鋁鋰為 1090℃,在激光焊接過程中,熔池的溫度較高,鎂和鋰發(fā)和燒損[112-113]。光焊接過程中,鋁鋰合金對激光反射率高,大部分激光都會量很低[114]。因此,在進行鋁鋰合金激光焊接時,需要采用較的主要內容皮桁條結構件目前已被廣泛運用于各類飛行器上,由于飛行有厚度小,整體尺寸大等特點。目前,鉚接是連接蒙皮桁條低,成本高,增重明顯等缺陷,鉚接越來越不能滿足飛行器有焊接速度快、連接效率高、密封性好,減重明顯等優(yōu)點,關注。然而針對大尺寸薄壁蒙皮桁條結構件的激光焊接,具有接缺陷多等技術難點。因此,要實現(xiàn)激光焊接代替鉚接,對件進行連接,仍需要開展大量的研究。本文針對某航天飛行
南京航空航天大學全日制專業(yè)學位碩士學位論文第二章 鋁鋰合金蒙皮桁條結構雙激光束焊接工藝試驗本章主要介紹了鋁鋰合金蒙皮桁條結構件 DLBSW 的試驗設計、試驗材料以及焊接設備,并詳細介紹了不同焊接工藝參數(shù)下的焊縫形貌與微觀組織。同時通過硬度測試和拉伸試驗,分析了焊接接頭的力學性能。蒙皮桁條結構試片件的 DLBSW 工藝試驗,為后續(xù)典型件和模擬段的焊接順序優(yōu)化奠定了基礎。2.1 試驗設計本文主要針對鋁鋰合金蒙皮桁條結構件開展 DLBSW 試驗和仿真研究,其中蒙皮桁條結構試片件由一根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.1 所示。典型件由三根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.2 所示。模擬段由七根桁條和蒙皮組成,詳細尺寸如圖 2.3 所示。
【參考文獻】:
期刊論文
[1]新型航天用鋁鎂和鋁鋅鎂合金材料概述[J]. 朱資鑒. 中國戰(zhàn)略新興產業(yè). 2018(04)
[2]鋁合金T型接頭激光焊接實驗研究[J]. 劉天亮,田彩蘭,董鵬,梁曉康,羅志偉. 電加工與模具. 2017(05)
[3]6061-T6鋁合金光纖激光焊接的數(shù)值模擬和實驗[J]. 蘇純,陳志偉. 常州工學院學報. 2017(03)
[4]考慮鋁合金接頭軟化的焊接變形及殘余應力預測方法[J]. 梁偉,郭科峰,龔毅,卞功文. 焊接學報. 2017(05)
[5]保護氣體對光纖激光焊接5A90溫度場分布特征的影響[J]. 段愛琴,鞏水利,劉飛. 機械工程學報. 2017(16)
[6]側吹輔助氣流對激光立焊5A90鋁鋰合金氣孔影響[J]. 何文佩,沈顯峰. 強激光與粒子束. 2016(11)
[7]鎂合金在航空航天領域研究應用現(xiàn)狀與展望[J]. 吳國華,陳玉獅,丁文江. 載人航天. 2016(03)
[8]2198鋁鋰合金激光填絲焊接接頭腐蝕行為[J]. 殷士焜,呂俊霞,肖榮詩. 中國激光. 2016(04)
[9]焊接速度對2A97鋁鋰合金激光焊接頭的影響[J]. 王安,張林杰,寧杰,白清林,楊健楠. 激光雜志. 2016(02)
[10]鋁合金T型接頭雙激光束焊接斷裂行為研究[J]. 鄧景煜,劉紅兵,李昊,王玉華,秦濤,陶汪. 航空制造技術. 2015(S1)
博士論文
[1]鋁合金機身壁板結構雙側激光焊接特征及熔池行為研究[D]. 楊志斌.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]不等厚鋁合金薄板激光拼焊及數(shù)值模擬[D]. 余淑榮.蘭州理工大學 2007
碩士論文
[1]海工高強鋼激光—電弧復合焊數(shù)值模擬研究[D]. 郇學東.東南大學 2017
[2]船體大型結構件焊接變形預測[D]. 周洋.江蘇科技大學 2016
[3]T型結構激光深熔焊接過程中小孔型氣孔形成機理研究[D]. 李希彬.上海交通大學 2014
[4]鋁鋰合金機身壁板結構激光焊接特性研究[D]. 張澐龍.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[5]深冷對AZ31鎂合金TIG焊接頭殘余應力影響的數(shù)值模擬[D]. 鄧華然.太原科技大學 2012
[6]鋁合金T型接頭雙激光束雙側同步焊接穩(wěn)定性研究[D]. 歐陽自鵬.南京航空航天大學 2012
[7]薄板鋁合金T型接頭雙激光束雙側焊接應力和變形的有限元分析[D]. 蘇陽.南京航空航天大學 2012
[8]5083鋁合金T型搭接接頭高功率CO2激光焊接工藝研究[D]. 許超.上海交通大學 2012
[9]高強鋁合金T型接頭激光焊接技術研究[D]. 楊濤.武漢理工大學 2011
[10]鋁合金雙光束激光填絲焊溫度場與應力場數(shù)值模擬[D]. 刁旺戰(zhàn).哈爾濱工業(yè)大學 2010
本文編號:3614165
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