本文關(guān)鍵詞：鋁鋼激光焊接過程溫度場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：輕量化是降低油耗、減少汽車廢氣排放的最有效技術(shù)途徑之一。目前實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的主要措施之一就是采用高強(qiáng)度的輕質(zhì)材料,例如使用鋁合金來代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼材。為滿足輕量化的基本要求,解決鋁鋼等異種金屬間的連接問題已成為當(dāng)下的研究重點(diǎn)。近年來,針對(duì)物理化學(xué)特性差異較大的異種金屬之間的連接問題,一種新興的焊接方法-激光熔釬焊快速發(fā)展起來,為鋁鋼連接問題提供了新的研究思路。本課題的具體研究內(nèi)容如下:首先,基于ANSYS平臺(tái)建立了鋁鋼平板搭接激光焊的三維有限元模型。利用APDL參數(shù)化設(shè)計(jì)語言,編制用于實(shí)現(xiàn)平面高斯熱源的加載和移動(dòng)的子程序,解決了焊接熱源移動(dòng)的數(shù)值模擬問題。考慮材料參數(shù)的非線性、相變潛熱、邊界換熱條件等因素的影響,計(jì)算激光焊接過程溫度場(chǎng)。通過研究激光熔釬焊表面溫度場(chǎng)和縱截面溫度場(chǎng)的分布云圖,分別對(duì)比沿焊縫方向、垂直于焊縫方向和厚度方向所取節(jié)點(diǎn)的熱循環(huán)曲線,詳細(xì)分析了激光熔釬焊的溫度場(chǎng)分布規(guī)律。其次,為驗(yàn)證模擬計(jì)算的準(zhǔn)確性,進(jìn)行了激光焊接試驗(yàn),采用熱電偶同步測(cè)溫方法測(cè)得焊接熱循環(huán)曲線,試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果吻合較好。最后,基于MATLAB軟件設(shè)計(jì)RBF(Radial Basis Function)型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN),建立了激光熔釬焊條件下焊接工藝參數(shù)與焊接熔深之間的非線性映射關(guān)系,設(shè)計(jì)正交模擬試驗(yàn),選取不同焊接工藝參數(shù)和焊接熔深的組合為人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本,對(duì)RBF型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練,并用訓(xùn)練后的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)了不同工藝參數(shù)條件下的焊接熔深,分析了焊接工藝參數(shù)(焊接功率、焊接速度、光斑半徑)對(duì)焊接熔深的定量影響。本課題的研究結(jié)果為鋁鋼異種金屬激光焊接提供了一種新的研究思路,為鋁鋼異種金屬結(jié)構(gòu)激光焊接的推廣應(yīng)用提供了重要理論和試驗(yàn)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：激光熔釬焊 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 焊接熔深
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 鋁鋼異種金屬焊接研究現(xiàn)狀12-18
• 1.2.1 鋁鋼異種金屬焊接難點(diǎn)及主要焊接方法12-15
• 1.2.2 激光焊接機(jī)理及其主要影響因素15-16
• 1.2.3 激光焊接在鋁鋼連接中的應(yīng)用16-18
• 1.3 激光焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用20-23
• 1.5 本課題的主要研究內(nèi)容23-25
• 第二章 試驗(yàn)材料、設(shè)備及試驗(yàn)方法25-29
• 2.1 試驗(yàn)材料25
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備25-27
• 2.2.1 激光器工作系統(tǒng)25-26
• 2.2.2 測(cè)溫系統(tǒng)26-27
• 2.3 試驗(yàn)方法27-29
• 2.3.1 焊前準(zhǔn)備27
• 2.3.2 工件的裝夾與定位27-29
• 第三章 鋁鋼激光熔釬焊過程溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬29-47
• 3.1 溫度場(chǎng)有限元分析理論基礎(chǔ)29-32
• 3.1.1 有限元法概述29-30
• 3.1.2 溫度場(chǎng)的控制方程30
• 3.1.3 初始條件和邊界條件30-31
• 3.1.4 溫度場(chǎng)有限元求解31-32
• 3.2 有限元模擬過程32-38
• 3.2.1 幾何模型的建立32
• 3.2.2 單元類型的確定32-33
• 3.2.3 材料的熱物理性能參數(shù)33-34
• 3.2.4 網(wǎng)格的劃分34-35
• 3.2.5 相變潛熱的處理35-36
• 3.2.6 邊界條件36
• 3.2.7 熱源模型的選取36-38
• 3.3 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果分析38-44
• 3.3.1 焊接過程溫度場(chǎng)分布特點(diǎn)38-41
• 3.3.2 焊接熱循環(huán)曲線41-44
• 3.4 溫度場(chǎng)測(cè)試試驗(yàn)44-46
• 3.4.1 測(cè)試方法44
• 3.4.2 試驗(yàn)測(cè)試點(diǎn)的分布44
• 3.4.3 試驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果的對(duì)比44-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 鋁鋼激光熔釬焊工藝參數(shù)分析47-62
• 4.1 RBF人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建模47-50
• 4.1.1 ANN預(yù)測(cè)焊接熔深的原理47
• 4.1.2 模擬預(yù)測(cè)鋁鋼焊接熔深數(shù)據(jù)庫的建立47-49
• 4.1.3 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 RBF人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練50-57
• 4.2.1 訓(xùn)練算法50-51
• 4.2.2 ANN預(yù)測(cè)精度的衡量指標(biāo)51-52
• 4.2.3 調(diào)整spread值優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型精度52-57
• 4.3 鋁鋼激光焊接熔深預(yù)測(cè)及影響因素分析57-61
• 4.3.1 預(yù)測(cè)鋁鋼激光焊接的熔深57-58
• 4.3.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)焊接熔深的影響分析58-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 總結(jié)與展望62-64
• 5.1 總結(jié)62-63
• 5.2 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果67-68
• 致謝68-69

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2 劉R

本文編號(hào)：300435