本文關(guān)鍵詞：高頻微振激光焊接工藝研究及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光焊接在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛,其高效、快速、靈活的加工特點(diǎn)使其能夠很好的應(yīng)用于汽車(chē)制造、航空航天、海洋船舶以及能源工業(yè)等領(lǐng)域。振動(dòng)焊接工藝能夠有效細(xì)化焊接接頭組織,降低焊后工件的殘余應(yīng)力,減小焊接角變形,提高焊接質(zhì)量。本文結(jié)合激光焊接和振動(dòng)焊接,探討高頻微振激光焊接的工藝特點(diǎn)。采用數(shù)值模擬的方法,利用ANSYS大型有限元分析軟件對(duì)高頻微振激光焊接過(guò)程中形成的焊接溫度場(chǎng)、焊后工件上殘余應(yīng)力以及焊接角變形進(jìn)行模擬分析。采用熱電偶測(cè)溫法對(duì)工件上相關(guān)點(diǎn)的焊接熱循環(huán)曲線進(jìn)行測(cè)量,用盲孔法測(cè)定被焊工件指定路徑上的橫向及縱向殘余應(yīng)力分布,并將實(shí)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。選用316奧氏體不銹鋼作焊接試驗(yàn)材料,模擬試驗(yàn)采用對(duì)稱方式建模,選用雙橢球熱源模型,并設(shè)置焊接激光功率為3000W,焊接速度為0.025m/s。在焊接溫度場(chǎng)的模擬過(guò)程中,由于微振動(dòng)因素對(duì)溫度場(chǎng)的作用十分有限,忽略其對(duì)焊接溫度場(chǎng)的影響,模擬得到焊接溫度場(chǎng)的中心溫度在2106℃左右。應(yīng)力場(chǎng)的模擬分析采用間接耦合的方法,將溫度場(chǎng)模擬的結(jié)果作為載荷整體加載到被焊工件上,而將工件諧響應(yīng)分析后得到的各節(jié)點(diǎn)隨時(shí)間變化的振動(dòng)位移值作為應(yīng)力場(chǎng)模擬的邊界條件進(jìn)行加載,模擬分析得到在較高的共振頻率下,焊后工件上橫向及縱向殘余應(yīng)力較小,且焊接變形較小。焊接工藝試驗(yàn)中,分析不同振動(dòng)參數(shù)條件下激光焊接接頭的微觀組織形貌及其力學(xué)特性,同時(shí)用預(yù)設(shè)試驗(yàn)測(cè)量被焊工件上相關(guān)點(diǎn)的焊接熱循環(huán)曲線以及焊后工件上指定路徑的橫向及縱向殘余應(yīng)力變化。將試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果和模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn),實(shí)測(cè)溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力值與模擬結(jié)果具有一致性,各項(xiàng)結(jié)果誤差控制在10%以內(nèi),相關(guān)曲線的實(shí)測(cè)結(jié)果與模擬結(jié)果變化趨勢(shì)相同,模擬較為合理。同時(shí),通過(guò)對(duì)比不同振動(dòng)參數(shù)下焊接接頭微觀組織可以發(fā)現(xiàn),在較高的共振頻率下,接頭組織晶粒更細(xì),高溫鐵素體和點(diǎn)狀碳化物形成相對(duì)較少且更加彌散,并且在高頻微振激光焊接條件下得到的焊接接頭組織顯微硬度有所上升。
【關(guān)鍵詞】：高頻微振 激光焊接 數(shù)值模擬 溫度場(chǎng) 殘余應(yīng)力
【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(lèi)號(hào)】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要6-7
• abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 激光焊接及研究概況13-14
• 1.3 振動(dòng)焊接及研究概況14-16
• 1.4 激光焊接數(shù)值模擬研究概況16-18
• 1.4.1 激光焊接溫度場(chǎng)數(shù)值模擬16-18
• 1.4.2 激光焊接應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬18
• 1.5 研究目的及研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.6 技術(shù)路線19-20
• 第二章 激光焊接熱力學(xué)有限元理論20-34
• 2.1 激光焊接熱學(xué)基礎(chǔ)20-23
• 2.1.1 傳熱學(xué)理論基礎(chǔ)20-21
• 2.1.2 焊接溫度場(chǎng)21-22
• 2.1.3 焊接熱循環(huán)22-23
• 2.1.4 激光焊接熱學(xué)特征23
• 2.2 激光焊接熱傳導(dǎo)有限元方程23-29
• 2.2.1 焊接熱傳導(dǎo)有限元基本方程23-24
• 2.2.2 非線性瞬態(tài)溫度場(chǎng)的有限元解法24-25
• 2.2.3 焊接熱源模型25-29
• 2.3 激光焊接熱應(yīng)力及變形理論29-31
• 2.4 激光焊接熱塑性有限元模型31-33
• 2.4.1 應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系31-32
• 2.4.2 平衡方程及其求解32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第三章 高頻微振激光焊接溫度場(chǎng)模擬34-46
• 3.1 引言34-35
• 3.2 高頻微振激光焊接溫度場(chǎng)模擬中有限元模型建立35-39
• 3.2.1 溫度場(chǎng)模擬中振動(dòng)的處理35-36
• 3.2.2 單元類(lèi)型的選擇36
• 3.2.3 幾何模型建立及網(wǎng)格劃分36-38
• 3.2.4 時(shí)間步長(zhǎng)的確定38-39
• 3.3 材料熱物理性能參數(shù)39-41
• 3.4 激光焊接溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分析41-45
• 3.4.1 焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)分布41-43
• 3.4.2 焊接工件上不同位置點(diǎn)的溫度隨時(shí)間的變化歷程43-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 高頻微振激光焊接應(yīng)力場(chǎng)模擬46-59
• 4.1 引言46
• 4.2 應(yīng)力場(chǎng)模擬中單元類(lèi)型選擇46-47
• 4.3 應(yīng)力場(chǎng)模擬中材料物理性能參數(shù)47-49
• 4.4 高頻微振激光焊接應(yīng)力場(chǎng)模擬中邊界條件及振動(dòng)的處理49-51
• 4.4.1 邊界條件定義49
• 4.4.2 生死單元技術(shù)的應(yīng)用49-50
• 4.4.3 應(yīng)力場(chǎng)模擬中振動(dòng)的處理50-51
• 4.5 高頻微振激光焊接應(yīng)力應(yīng)變分析51-57
• 4.5.1 被焊工件模態(tài)分析51-53
• 4.5.2 應(yīng)力分析53-56
• 4.5.3 應(yīng)變分析56-57
• 4.6 本章小結(jié)57-59
• 第五章 高頻微振激光焊接工藝試驗(yàn)研究59-76
• 5.1 試驗(yàn)過(guò)程及方案設(shè)計(jì)59-60
• 5.2 焊接溫度場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)量60-65
• 5.2.1 溫度場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)量方法及原理60-61
• 5.2.2 焊接熱循環(huán)曲線測(cè)定61-63
• 5.2.3 測(cè)試結(jié)果與模擬結(jié)果對(duì)比分析63-65
• 5.2.4 溫度測(cè)量的誤差分析65
• 5.3 焊接殘余應(yīng)力試驗(yàn)研究65-72
• 5.3.1 殘余應(yīng)力測(cè)試方法及原理65-67
• 5.3.2 被焊工件殘余應(yīng)力測(cè)試67-69
• 5.3.3 殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果分析69-71
• 5.3.4 焊接殘余應(yīng)力測(cè)量的誤差分析71-72
• 5.4 高頻微振激光焊接工藝分析72-74
• 5.4.1 微觀組織形貌分析72-73
• 5.4.2 顯微硬度測(cè)試73-74
• 5.5 本章小結(jié)74-76
• 第六章 總結(jié)與展望76-79
• 6.1 結(jié)論76-77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 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83-84
• 致謝84-85

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 ;第12屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會(huì)在武漢召開(kāi)[J];理化檢驗(yàn)(物理分冊(cè));2003年01期

2 陳鵬;振動(dòng)消除宏觀殘余應(yīng)力的機(jī)理研究[J];電焊機(jī);2005年01期

3 ;第15屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會(huì)第1輪通知[J];電鍍與環(huán)保;2009年03期

4 ;第15屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)交流會(huì)于10月在重慶召開(kāi)[J];中國(guó)表面工程;2009年03期

5 周喜來(lái);蔣士杰;劉瑞光;;石化在役設(shè)備的焊縫殘余應(yīng)力的消除與控制[J];中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品;2012年02期

6 ;第17屆全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會(huì)議暨國(guó)際殘余應(yīng)力研討會(huì)(第1輪通知)[J];中國(guó)機(jī)械工程;2013年08期

7 ;2013年全國(guó)殘余應(yīng)力學(xué)術(shù)會(huì)議暨國(guó)際殘余應(yīng)力研討會(huì)將在上海召開(kāi)[J];中國(guó)表面工程;2013年02期

8 高路;圓筒殘余應(yīng)力的測(cè)定法[J];化工設(shè)備設(shè)計(jì);1979年04期

9 李廣鐸;蘇建新;王維容;劉柏梁;;鞲鞴?jié)q圈殘余應(yīng)力的測(cè)試與分析[J];機(jī)車(chē)車(chē)輛工藝;1982年05期

10 曾春華;;殘余應(yīng)力對(duì)疲勞的影響[J];機(jī)械強(qiáng)度;1984年03期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 陳超;潘春旭;;殘余應(yīng)力測(cè)量技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展[A];湖北省第九屆熱處理年會(huì)論文集[C];2004年

2 游敏;鄭小玲;;對(duì)接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)第九屆年會(huì)論文集[C];2006年

3 張小勇;楚建新;葉軍;陸艷杰;劉鑫;;銅應(yīng)力緩解層對(duì)陶瓷-金屬連接殘余應(yīng)力的影響[A];電子陶瓷，陶瓷，，金屬封接與真空開(kāi)頭管用管殼的技術(shù)進(jìn)步專(zhuān)輯[C];2006年

4 鄭杰;張顯程;;高溫環(huán)境誘導(dǎo)的表面強(qiáng)化處理殘余應(yīng)力的釋放[A];中國(guó)力學(xué)大會(huì)——2013論文摘要集[C];2013年

5 朱麗娜;徐濱士;王海斗;王成彪;;相關(guān)技術(shù)在殘余應(yīng)力檢測(cè)中的應(yīng)用[A];第八屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨第三屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集（二）[C];2010年

6 潘勤學(xué);栗勇;徐春廣;肖定國(guó);楊向臣;伍懿;;超聲法焊縫殘余應(yīng)力檢測(cè)技術(shù)研究[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 任小平;劉怡;;一種無(wú)損測(cè)試焊接板件殘余應(yīng)力的方法[A];第九屆全國(guó)結(jié)構(gòu)工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集第Ⅲ卷[C];2000年

8 游敏;鄭小玲;;對(duì)接接頭橫向殘余應(yīng)力調(diào)控技術(shù)研究[A];湖北省暨武漢焊接學(xué)會(huì)成立二十五周年2005年焊接學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2005年

9 宇慧平;韓長(zhǎng)錄;;超高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊殘余應(yīng)力研究[A];北京力學(xué)會(huì)第20屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2014年

10 鄭永男;左翼;周冬梅;范平;袁大慶;朱升云;;正電子湮沒(méi)方法研究材料中殘余應(yīng)力[A];第四屆全國(guó)反應(yīng)堆物理與核材料學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 實(shí)習(xí)記者 王恒;控制殘余應(yīng)力——尋找加工變形的解決之道[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2014年

2 陶萍萍;中建鋼構(gòu)用新技術(shù)消除鋼板墻殘余應(yīng)力[N];現(xiàn)代物流報(bào);2013年

3 ;殘余應(yīng)力與加工變形控制技術(shù)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

4 ;抗疲勞制造工藝優(yōu)化方案[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

5 ;殘余應(yīng)力與變形控制整體解決方案在航空鋁合金鍛件中的應(yīng)用[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

6 藺軍 謝艷花;央視新樓鋼構(gòu)制作特點(diǎn)與加工工藝[N];建筑時(shí)報(bào);2007年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 姜杰鳳;高鎖螺栓干涉安裝及其對(duì)螺接結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響[D];浙江大學(xué);2014年

2 宋文濤;殘余應(yīng)力超聲無(wú)損檢測(cè)與調(diào)控技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2016年

3 張崢;飛機(jī)弱剛性鋁合金結(jié)構(gòu)件的殘余應(yīng)力和加工變形控制技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2016年

4 李峰;基于定位強(qiáng)化感應(yīng)加熱技術(shù)的磨削表面殘余應(yīng)力控制研究[D];清華大學(xué);2015年

5 王軍強(qiáng);大型殼體結(jié)構(gòu)焊接變形及殘余應(yīng)力調(diào)控方法研究[D];北京交通大學(xué);2016年

6 劉海濤;精密薄壁回轉(zhuǎn)體零件加工殘余應(yīng)力及變形的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

7 曹江;2A02高強(qiáng)度鋁合金熱加工殘余應(yīng)力研究及其數(shù)值模擬[D];西南石油大學(xué);2014年

8 朱麗娜;基于納米壓痕技術(shù)的涂層殘余應(yīng)力研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2013年

9 陶波;熱壓玻璃透鏡里的殘余應(yīng)力研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

10 宋以國(guó);多焊縫管板結(jié)構(gòu)焊接工藝與殘余應(yīng)力分析[D];哈爾濱工程大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 馮誠(chéng)誠(chéng);Ti-TiN-Zr-ZrN多層膜殘余應(yīng)力及疲勞性能的研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 任喜強(qiáng);熱軋H700×300型鋼殘余應(yīng)力的控制[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

3 宋金潮;非調(diào)質(zhì)鋼棒材軋后冷卻過(guò)程殘余應(yīng)力數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D];燕山大學(xué);2015年

4 翟紫陽(yáng);超高強(qiáng)鋼厚板結(jié)構(gòu)件MIG焊溫度場(chǎng)應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬及試驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2015年

5 康玲;正交異性鋼橋面板縱、橫肋焊接殘余應(yīng)力數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2015年

6 孫彥文;Q345B鋼等離子-MAG復(fù)合焊工藝研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 王曉臣;面向衛(wèi)星零件工藝設(shè)計(jì)的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)研究[D];北華航天工業(yè)學(xué)院;2015年

8 劉何亮;U肋與頂板連接焊縫殘余應(yīng)力的三維數(shù)值模擬[D];西南交通大學(xué);2015年

9 周鵬;微晶玻璃磨削表面的殘余應(yīng)力研究[D];蘇州大學(xué);2015年

10 張愛(ài)愛(ài);基于SYSWELD的7A52鋁合金雙絲MIG焊殘余應(yīng)力分析[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：高頻微振激光焊接工藝研究及數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：345256