本文關鍵詞：鋁合金LB-VPPA復合焊接數(shù)值模擬

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【摘要】：本課題以7010鋁合金為研究對象,采用焊接專用模擬軟件SYSWELD對LB-VPPA復合焊熱過程進行數(shù)值模擬。LB-VPPA復合焊是一種新型的焊接方法,具有能量更加集中、焊接熱輸入小、焊縫深寬比大的特點。但是,由于復合焊接系統(tǒng)設備比較復雜,想要調(diào)試出合適的工藝參數(shù)較為困難,通過數(shù)值模擬技術不僅可以優(yōu)化工藝參數(shù),同時,還可以縮短試驗周期。在熟練掌握SYSWELD焊接模擬軟件的基礎上,根據(jù)VPPA焊的工藝特點,采用Fortran語言對熱源模型進行二次開發(fā),實現(xiàn)了VPPA正反極性非對稱電弧能量及形態(tài)的交替加載;根據(jù)LB-VPPA復合焊工藝特點及作用機理,采用高斯+雙橢球+高斯圓柱體組合熱源模型對LB-VPPA復合焊熱過程進行模擬計算,在平面高斯、雙橢球體和高斯圓柱體的能量比例為0.39:0.47:0.14時,熔池截面形狀較為接近實際。通過模擬計算和試驗結果對比分析表明,對于6mm厚7010鋁合金,焊接速度為3mm/s時,在對接平焊位置下,采用LB-VPPA復合焊所需要有效總功率為2250W,而單VPPA焊的有效總功率為2400W,證實了LB-VPPA復合焊能量更加集中,在水平位置焊接時可以實現(xiàn)穿孔焊接,而單VPPA焊在水平位置很難實現(xiàn)穿孔焊接。在溫度場模擬準確的基礎上進行了應力場的計算,得到了不同時刻工件的應力場分布云圖。將LB-VPPA復合焊與單VPPA焊的應力場對比分析發(fā)現(xiàn),LB-VPPA復合焊的各項殘余應力均小于VPPA焊接,對于鋁合金焊接優(yōu)勢較為明顯。
【關鍵詞】：LB-VPPA復合焊 鋁合金 SYSWELD 溫度場 應力場
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG457.14
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 緒論6-15
• 1.1 選題意義6
• 1.2 激光-電弧復合焊接工藝研究現(xiàn)狀6-9
• 1.2.1 激光與電弧復合焊接作用機理6-8
• 1.2.2 激光-電弧復合焊接工藝研究8-9
• 1.3 激光-電弧復合焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀9-14
• 1.3.1 焊接熱源模型的種類9-13
• 1.3.2 激光+電弧復合焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀及進展13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-15
• 第二章 SYSWELD軟件的應用與開發(fā)15-23
• 2.1 焊接熱過程數(shù)值計算方法及應用軟件15-17
• 2.1.1 數(shù)值計算方法15-16
• 2.1.2 焊接模擬軟件介紹16
• 2.1.3 SYSWELD軟件介紹16-17
• 2.2 SYSWELD軟件操作步驟17-20
• 2.2.1 工件數(shù)學模型的建立及離散17-18
• 2.2.2 前處理18-19
• 2.2.3 向?qū)c檢驗19-20
• 2.2.4 后處理與結果分析20
• 2.3 SYSWELD軟件二次開發(fā)20-22
• 2.3.1 熱源模型的二次開發(fā)20-21
• 2.3.2 材料數(shù)據(jù)庫的建立及參數(shù)修正21-22
• 2.4 本章小結22-23
• 第三章 LB-VPPA復合焊溫度場數(shù)值模擬23-46
• 3.1 材料熱物理性能及工件模型建立23-26
• 3.2 變極性等離子弧焊熱源模型選擇26-31
• 3.2.1 雙橢球熱源模型27-28
• 3.2.2 3D高斯熱源模型28-29
• 3.2.3 高斯面熱源+雙橢球體熱源模型29-31
• 3.3 激光焊溫度場數(shù)值模擬31-32
• 3.4 LB-VPPA焊溫度場數(shù)值模擬32-41
• 3.4.1 溫度場動態(tài)過程33-38
• 3.4.2 焊接熱循環(huán)曲線分析38-41
• 3.5 LB-VPPA復合焊與VPPA焊特征對比41-42
• 3.5.1 模擬結果對比41
• 3.5.2 試驗結果分析41-42
• 3.6 焊接溫度場測試42-45
• 3.6.1 焊縫熔池截面對比43
• 3.6.2 焊接熱循環(huán)曲線試驗驗證43-45
• 3.7 本章小結45-46
• 第四章 LB-VPPA復合焊應力場計算與分析46-55
• 4.1 焊接應力場的計算46
• 4.2 焊接應力場云圖分析46-53
• 4.2.1 等效應力分布云圖46-49
• 4.2.2 縱向應力分布云圖49-51
• 4.2.3 橫向應力分布云圖51-53
• 4.3 LB-VPPA復合焊應力場對比分析53-54
• 4.4 本章小結54-55
• 結論55-56
• 參考文獻56-59
• 致謝59-60
• 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的論文60

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本文編號：1056535