發(fā)布時(shí)間：2018-05-14 05:10

  本文選題：鋁合金 + 焊接變形�。� 參考：《華僑大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鋁及其合金由于具有優(yōu)良的物理力學(xué)性能,在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。但由于鋁合金本身的線膨脹系數(shù)較大、導(dǎo)熱率較高等特性,鋁合金薄板結(jié)構(gòu)在焊接過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)較大的焊接變形,嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量,并造成一定程度的浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失。超聲波激振隨焊方法是一種控制焊接變形的新方法,它將功率超聲引入到焊接過(guò)程中,通過(guò)連續(xù)激振熔池后方處于塑性應(yīng)變區(qū)的金屬,使其產(chǎn)生塑性延展,增加冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的拉伸塑性應(yīng)變,降低焊后固有應(yīng)變,從而較小焊接殘余應(yīng)力,進(jìn)而減小焊接變形。本課題在超聲激振隨焊方法的基礎(chǔ)上,采用有限元數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,研究超聲激振隨焊過(guò)程中動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的演變規(guī)律,進(jìn)一步闡述超聲激振隨焊方法控制鋁合金薄板焊接變形的本質(zhì)機(jī)理。本文首先介紹了固有應(yīng)變理論中的經(jīng)典力學(xué)模型,應(yīng)用固有應(yīng)變理論詳細(xì)地闡述了超聲激振隨焊控制鋁合金薄板焊接應(yīng)力及變形的基本原理。對(duì)LY12鋁合金常規(guī)TIG焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)進(jìn)行了有限元數(shù)值分析,研究了溫度場(chǎng)分布及熱循環(huán)曲線,并確定了塑性應(yīng)變區(qū)�；跍囟葓�(chǎng)的分析結(jié)果,應(yīng)用有限元方法分別研究了常規(guī)焊與激振隨焊過(guò)程中動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變的演變過(guò)程,并進(jìn)行了對(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)了激振過(guò)程中不同區(qū)域應(yīng)變變化的三種情況。隨后應(yīng)用紅外熱成像儀及多路溫度測(cè)試儀測(cè)量鋁合金薄板焊接過(guò)程中的溫度數(shù)值,將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),兩者吻合良好,驗(yàn)證了溫度場(chǎng)模擬結(jié)果的正確性。應(yīng)用靜態(tài)應(yīng)變儀通過(guò)切條法分別測(cè)量了常規(guī)焊與激振隨焊后鋁合金薄板彈性區(qū)的殘余應(yīng)變,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果吻合良好,間接驗(yàn)證了焊接應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)模擬結(jié)果的正確性。研究結(jié)果表明,激振隨焊方法能夠有效地降低焊接殘余應(yīng)力,減小焊接變形。在激振力的作用下,熱源后方的冷凝收縮金屬能夠發(fā)生明顯的塑性延展,且由于延展量的不同,最終的固有應(yīng)變值也不相同。
[Abstract]:Aluminum and its alloys have been widely used in industrial production due to their excellent physical and mechanical properties. However, due to the large linear expansion coefficient and high thermal conductivity of aluminum alloy, large welding deformation will occur in the welding process of aluminum alloy thin plate structure, which will seriously affect the product quality, and cause a certain degree of waste and economic loss. The ultrasonic vibration following welding method is a new method to control the welding deformation. It introduces the power ultrasonic into the welding process and makes the metal in the plastic strain zone behind the continuous excited pool produce plastic extension. The tensile plastic strain produced during cooling is increased and the inherent strain after welding is reduced, thus the residual stress of welding is reduced and the welding deformation is reduced. On the basis of ultrasonic excited vibration welding method, the dynamic stress-strain evolution law of ultrasonic excited vibration welding process is studied by means of finite element numerical simulation and experimental verification. The essential mechanism of controlling welding deformation of aluminum alloy sheet by ultrasonic induced vibration following welding method is further expounded. In this paper, the classical mechanical model of inherent strain theory is introduced, and the basic principle of ultrasonic induced vibration welding for controlling welding stress and deformation of aluminum alloy sheet is described in detail by using inherent strain theory. The temperature field of LY12 aluminum alloy during conventional TIG welding was numerically analyzed by finite element method. The distribution of temperature field and thermal cycle curve were studied, and the plastic strain zone was determined. Based on the results of temperature field analysis, the dynamic stress-strain evolution process of conventional welding and excited vibration with welding is studied by using finite element method. Then the infrared thermal imager and multi-channel temperature tester are used to measure the temperature values in the welding process of aluminum alloy sheet. The experimental data are compared with the simulation results and the results are in good agreement with each other, which verifies the correctness of the simulation results of the temperature field. The residual strain in elastic zone of aluminum alloy sheet after conventional welding and excited vibration welding was measured by static strain meter by cutting strip method. The experimental data are in good agreement with the simulation results, which indirectly verify the correctness of the simulation results of welding stress and strain field. The results show that the method can effectively reduce welding residual stress and welding deformation. Under the action of the exciting force, the condensing shrinkage metal behind the heat source can take place obvious plastic extension, and the ultimate intrinsic strain value is also different because of the different amount of extension.
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG457.14

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本文編號(hào)：1886477