本文關(guān)鍵詞：無人機主燃燒室火焰筒焊接變形控制研究

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【摘要】：火焰筒是航空發(fā)動機重要的熱端部件,主體材料為GH3536固溶高溫合金,由64個主燃孔、32個摻混孔、2個點火電嘴、8個安裝支架、16個頭部渦流器安裝座等焊接而成。本研究擬采用MSC.Marc的熱-力耦合模擬電子束焊接工藝過程,分析不同焊接方案下的結(jié)構(gòu)頂端與底端圓周上的平面度與圓周度,得到控制焊接變形的最優(yōu)焊接順序,以保障后續(xù)工藝的順利開展。首先測試高溫合金GH3536隨溫度變化的的熱物理、力學性能參數(shù),結(jié)合電子束焊接工藝參數(shù),采用柱狀熱源模型的熱-力耦合模擬焊接殘余應(yīng)力與變形。研究中分別開展單個摻混孔焊接、多個摻混孔焊接、多個摻混孔與主燃孔焊接順序?qū)Y(jié)構(gòu)焊后變形的影響。研究發(fā)現(xiàn),單個摻混孔焊接變形主要集中在焊縫附近,摻混孔內(nèi)徑的圓周度稍有變化,焊縫的殘余應(yīng)力峰值接近鎳基合金的屈服強度,遠離焊縫殘余應(yīng)力水平迅速下降,單個摻混孔焊接變形較小;對四個摻混孔的焊接順序分析中,跳躍焊接的研究方案對變形的控制效果要優(yōu)于連續(xù)密集焊接,不同焊接方案對焊后變形的影響差別很大,對殘余應(yīng)力分布的影響較小;順序焊接的焊后變形最為明顯,采用180相位差焊接順序控制焊接變形的效果明顯。本研究認為,對32個摻混孔,64個主燃孔的主燃燒室焊接結(jié)構(gòu),最佳的焊接方案為在軸對稱位置同時施焊,且前后兩道施焊位置的相位差越大越好;裝夾條件對于焊接變形同樣重要,特別是薄壁結(jié)構(gòu),應(yīng)將原有工藝的四處裝夾增至八處裝夾,能夠更好地控制變形。
【關(guān)鍵詞】：電子束焊接 焊接變形 焊接順序 順序優(yōu)化
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：V279;V261.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-19
• 1.1 研究意義及背景8
• 1.2 薄壁構(gòu)件焊接殘余應(yīng)力與變形研究現(xiàn)狀8-11
• 1.2.1 熔焊接頭應(yīng)力和變形機理8-9
• 1.2.2 薄壁構(gòu)件焊接應(yīng)力與變形特點9-10
• 1.2.3 薄壁構(gòu)件焊接應(yīng)力與變形矯正10-11
• 1.2.4 焊接接頭應(yīng)力與變形有限元模擬進展11
• 1.3 電子束焊接的數(shù)值模擬現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 電子束焊接原理11-12
• 1.3.2 薄壁構(gòu)件電子束焊接12-13
• 1.3.3 電子束焊接的熱源模型13-17
• 1.4 研究內(nèi)容17-19
• 第2章 實驗設(shè)備及工藝參數(shù)19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 GH3536材料性能19-21
• 2.2.1 材料化學成分19
• 2.2.2 材料熱物理參數(shù)測試19-20
• 2.2.3 材料力學參數(shù)測試20-21
• 2.3 焊接設(shè)備及工藝21-22
• 2.4 有限元建模分析22-27
• 2.4.1 網(wǎng)格劃分22-23
• 2.4.2 熱-力耦合模擬電子束焊接23-24
• 2.4.3 現(xiàn)有工藝的裝夾條件24-27
• 第3章 摻混孔焊接順序優(yōu)化27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 單個摻混孔焊接變形分析27-33
• 3.2.1 單個摻混孔焊接溫度場27-28
• 3.2.2 單個摻混孔焊接變形28-32
• 3.2.3 單個摻混孔焊接殘余應(yīng)力32-33
• 3.3 不同摻混孔焊接順序?qū)ψ冃斡绊懷芯?/span>33-36
• 3.3.1 焊接順序研究方案33-34
• 3.3.2 不同焊接方案的變形對比34-36
• 3.3.3 不同焊接方案的殘余應(yīng)力對比36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第4章 燃燒室結(jié)構(gòu)焊接變形研究38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 不同焊接順序的焊接變形分析38-44
• 4.2.1 研究方案的提出38-39
• 4.2.2 焊接順序?qū)ψ冃蔚挠绊?/span>39-43
• 4.2.3 焊接順序?qū)堄鄳?yīng)力分布的影響43-44
• 4.3 最優(yōu)焊接順序的提出44-50
• 4.3.1 最佳焊接方案44
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)焊后變形分析44-48
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)焊后殘余應(yīng)力場分析48-50
• 4.4 驗證試驗50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-58
• 致謝58-59
• 個人簡歷59

【參考文獻】

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本文編號：695966