由于焊接加熱的局部性和瞬時(shí)性,使得工件焊接過(guò)程中存在不協(xié)調(diào)的塑性應(yīng)變,在工件冷卻后形成分布不均的焊接殘余應(yīng)力。特別對(duì)于熱傳導(dǎo)高、熱膨脹系數(shù)較大的鋁合金來(lái)說(shuō),焊接時(shí)更容易產(chǎn)生較大的不協(xié)調(diào)塑性變形。因此研究鋁合金焊接過(guò)程殘余應(yīng)力應(yīng)變的演化過(guò)程及形成機(jī)理,對(duì)評(píng)估和消減殘余應(yīng)力具有重大意義。本文基于流體力學(xué)、傳熱學(xué)、應(yīng)力應(yīng)變等基本理論,在理論分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行有限元數(shù)值模擬,建立熱源移動(dòng)的三維焊接有限元模型,對(duì)焊縫殘余應(yīng)力形成過(guò)程及影響因素開(kāi)展研究。本文主要工作如下:探尋焊接過(guò)程中浮力、電磁力、Marangoni力和電弧力耦合作用下熔融金屬液體產(chǎn)生的流動(dòng)特性對(duì)焊接溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。對(duì)比分析焊接過(guò)程中熔池的流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布,找尋流場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響規(guī)律。分析結(jié)果顯示:隨著電流的增大和熔池?cái)噭?dòng)速度的增加,熱量向四周擴(kuò)散速率隨之增大,熱流更為分散,降低了溫度場(chǎng)峰值,但增大了熔池體積。開(kāi)展基于熱-彈-塑性理論的焊接過(guò)程數(shù)值模擬。量化分析整個(gè)焊接過(guò)程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分布規(guī)律以及應(yīng)力應(yīng)變隨時(shí)間的演變軌跡;通過(guò)改變輸入熱量的大小,得到分布相似峰值不同的縱向和橫向殘余應(yīng)力,探尋溫度場(chǎng)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律...

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 研究背景及其意義
    1.3 焊接數(shù)值模擬的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 熔池研究現(xiàn)狀
        1.3.2 焊接應(yīng)力應(yīng)變研究現(xiàn)狀
    1.4 軟件簡(jiǎn)介
        1.4.1 FLUENT軟件簡(jiǎn)介
        1.4.2 ABAQUS軟件簡(jiǎn)介
    1.5 本文的研究?jī)?nèi)容及意義
第二章 焊接相關(guān)理論基礎(chǔ)
    2.1 焊接溫度場(chǎng)有限元理論
        2.1.1 焊接熱傳導(dǎo)的基本理論
        2.1.2 焊接傳熱微分方程
    2.2 熱源模型
    2.3 焊接溫度場(chǎng)傳熱理論
    2.4 熔池流動(dòng)行為理論
        2.4.1 質(zhì)量守恒定律
        2.4.2 動(dòng)量守恒定律
        2.4.3 能量守恒定律
    2.5 應(yīng)力應(yīng)變理論
        2.5.1 熱力學(xué)有限元分析理論
        2.5.2 焊接熱-彈-塑性應(yīng)變理論
    2.6 本章小結(jié)
第三章 焊接溫度場(chǎng)及流場(chǎng)分析
    3.1 基于VOF模型的移動(dòng)TIG焊三維瞬態(tài)熔池行為分析
    3.2 源項(xiàng)及邊界處理
        3.2.1 源項(xiàng)處理
        3.2.2 邊界處理
    3.3 焊接數(shù)值模擬
    3.4 熔池流動(dòng)行為分析
        3.4.1 焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)和流場(chǎng)的分布
        3.4.2 輸入熱量增大對(duì)熔池流場(chǎng)的影響
    3.5 流場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.6 本章小結(jié)
第四章 焊接殘余應(yīng)力形成過(guò)程
    4.1 焊接模型的建立
    4.2 焊接溫度場(chǎng)的計(jì)算分析
    4.3 熱-彈-塑性有限元分析
        4.3.1 焊接縱向應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程
        4.3.2 焊接橫向應(yīng)力應(yīng)變過(guò)程
    4.4 溫度場(chǎng)對(duì)殘余應(yīng)力的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 焊接路徑對(duì)殘余應(yīng)力的影響
    5.1 焊接工況以及焊接參數(shù)設(shè)置
    5.2 不同路徑焊接溫度循環(huán)曲線
    5.3 不同路徑焊接應(yīng)力場(chǎng)分析
        5.3.1 Mises應(yīng)力分布
        5.3.2 縱向殘余應(yīng)力分布
        5.3.3 橫向殘余應(yīng)力分布
        5.3.4 應(yīng)力場(chǎng)分析
    5.4 本章小結(jié)
第六章 焊接坡口及焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化選擇
    6.1 基于正交試驗(yàn)的焊接工藝參數(shù)確定
        6.1.1 焊接參數(shù)
        6.1.2 計(jì)算和分析
    6.2 焊接坡口角度對(duì)焊接殘余應(yīng)力的影響
        6.2.1 焊接工藝方案
        6.2.2 計(jì)算結(jié)果分析
    6.3 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
在學(xué)校間發(fā)表的論文和取得學(xué)術(shù)成果



本文編號(hào)：3740668