本文關(guān)鍵詞：激光平板焊過(guò)程中溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光焊接是激光技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的重要分支,具有焊縫較窄、焊速較快、焊后變形較小、精度較高等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在激光束與金屬材料作用時(shí),金屬材料會(huì)在非常短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生熔化、汽化等物理現(xiàn)象,從而導(dǎo)致金屬材料吸收激光能量的效率大幅度增加。激光焊接的溫度梯度要明顯大于傳統(tǒng)焊接的溫度梯度,很難用實(shí)驗(yàn)的方法直接測(cè)量焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)的分布情況以及殘余應(yīng)力的分布情況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,可以通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)激光焊接進(jìn)行數(shù)值模擬。本論文利用ANSYS有限元模擬分析軟件模擬了不同激光功率焊接不銹鋼板過(guò)程中溫度場(chǎng)的分布情況,焊接結(jié)束后冷卻至室溫時(shí)不銹鋼板上殘余應(yīng)力的分布情況,并采用多光譜輻射測(cè)溫法反演得到激光焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后的最高溫度。通過(guò)軟件模擬分析得到了瞬態(tài)溫度場(chǎng)的分布云圖以及特征點(diǎn)的熱循環(huán)曲線,結(jié)果表明溫度場(chǎng)隨熱源的移動(dòng)在時(shí)間和空間上發(fā)生改變,進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后溫度場(chǎng)不再發(fā)生變化,焊縫區(qū)的升溫速度明顯大于降溫速度,距熱源越近的點(diǎn)峰值溫度越高,離熱源越遠(yuǎn)的點(diǎn)峰值溫度越低;通過(guò)軟件分析還得到了等效應(yīng)力分布云圖以及各方向上殘余應(yīng)力的分布情況,結(jié)果表明不銹鋼板上的殘余應(yīng)力主要分布在焊縫周圍,表面上主要以壓應(yīng)力的形式存在,內(nèi)部主要以拉應(yīng)力的形式存在;最后通過(guò)測(cè)得實(shí)際激光焊接過(guò)程中焊接區(qū)熱輻射譜,采用多光譜輻射測(cè)溫法對(duì)目標(biāo)的真實(shí)溫度進(jìn)行了非接觸測(cè)溫,通過(guò)反演得到激光焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后的最高溫度,并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較。本論文的研究結(jié)果對(duì)激光焊接工藝提供了理論指導(dǎo),對(duì)激光焊接選取最優(yōu)的工藝參數(shù)具有非常重要的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 殘余應(yīng)力 溫度反演
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春理工大學(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4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題的背景及意義8-9
• 1.2 激光焊接數(shù)值模擬的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 激光焊接溫度場(chǎng)模擬的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 激光焊接應(yīng)力場(chǎng)模擬的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第二章 激光焊接的基本理論13-23
• 2.1 熱傳導(dǎo)學(xué)的基本理論13-14
• 2.2 焊接溫度場(chǎng)的基本理論14-17
• 2.2.1 焊接溫度場(chǎng)的基本方程14
• 2.2.2 激光焊接溫度場(chǎng)熱傳導(dǎo)的有限元解析方法14-17
• 2.3 焊接應(yīng)力應(yīng)變基本理論17-22
• 2.3.1 彈塑性基本理論17-20
• 2.3.2 激光焊接熱彈塑性的有限元解析方法20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 激光平板焊的有限元分析過(guò)程23-30
• 3.1 有限元法技術(shù)簡(jiǎn)介23-25
• 3.2 建立激光平板焊有限元模型25-29
• 3.2.1 定義單元類型25
• 3.2.2 不銹鋼的材料屬性25-27
• 3.2.3 建模及劃分網(wǎng)格27-28
• 3.2.4 施加邊界條件28-29
• 3.2.5 求解和輸出控制29
• 3.3 本章小結(jié)29-30
• 第四章 不銹鋼激光平板焊的數(shù)值模擬30-48
• 4.1 不銹鋼激光平板焊過(guò)程中溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬30-44
• 4.1.1 不銹鋼表面溫度場(chǎng)分布30-35
• 4.1.2 焊縫剖面溫度場(chǎng)分布35-36
• 4.1.3 焊縫中心各點(diǎn)的熱循環(huán)曲線36-39
• 4.1.4 垂直焊縫方向各點(diǎn)的熱循環(huán)曲線39-41
• 4.1.5 不同路徑上溫度場(chǎng)分布41-44
• 4.2 不銹鋼激光平板焊殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬44-47
• 4.2.1 沿各個(gè)方向上的殘余應(yīng)力分布44-45
• 4.2.2 焊接方向焊縫處的殘余應(yīng)力變化情況45-46
• 4.2.3 焊接方向 30mm處深度上殘余應(yīng)力變化情況46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 激光平板焊溫度反演實(shí)驗(yàn)48-55
• 5.1 多譜輻射測(cè)溫的概述48
• 5.1.1 多譜輻射測(cè)溫的基本概念48
• 5.1.2 普朗克定律48
• 5.2 激光焊接溫度反演實(shí)驗(yàn)48-54
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟49
• 5.2.2 光譜數(shù)據(jù)處理49-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文60

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本文編號(hào)：300694