本文關(guān)鍵詞：Al-Mg-Si 6082合金MIG焊焊接應(yīng)力與變形的數(shù)值模擬分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：Al-Mg-Si6082合金是高品質(zhì)鋁合金,具有中等強度和良好的焊接性能,得到了越來越廣泛的應(yīng)用。鋁合金最主要的聯(lián)接方法為焊接,在焊接過程中,不可避免地會產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形。焊接是一個涉及到電弧物理、冶金、力學(xué)和傳熱等學(xué)科的復(fù)雜過程。由于焊接過程的復(fù)雜性,傳統(tǒng)的實驗方法很難對焊接熱傳導(dǎo)和應(yīng)力應(yīng)變過程進行研究。因此對Al-Mg-Si6082合金MIG焊的焊接過程進行溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬分析的研究,既可以為優(yōu)化焊接工藝參數(shù),控制、減少或消除焊接殘余應(yīng)力與變形提供理論依據(jù),又可以為鋁合金的焊接生產(chǎn)提供指導(dǎo)。 本文以ANSYS軟件為平臺,以Al-Mg-Si6082合金平板對接和角接問題為研究對象,對其多層多道焊接過程中的溫度場和應(yīng)力應(yīng)變場進行了有限元分析,完成了以下幾個方面的主要工作： 1、在溫度場分析中,采用了雙橢球熱源模型,并考慮了材料的熱物理性能參數(shù)、相變潛熱和焊縫金屬填充,計算結(jié)果與Al-Mg-Si6082合金MIG焊焊接熱影響區(qū)的溫度分布基本吻合。 2、在熱彈塑性力學(xué)的基礎(chǔ)上,利用焊接溫度場計算結(jié)果采用間接法進行了焊接應(yīng)力場的模擬分析,分析了焊縫縱向應(yīng)力和橫向應(yīng)力的演變過程。Al-Mg-Si6082合金多層多道MIG焊的焊接過程中焊接應(yīng)力復(fù)雜多變,焊接殘余應(yīng)力在焊縫處為拉伸應(yīng)力,其中縱向殘余應(yīng)力的數(shù)值最大,超過材料屈服極限,豎向殘余應(yīng)力此時不能忽略,并且大于橫向殘余應(yīng)力。 3、Al-Mg-Si6082合金MIG焊的焊接變形較大。把焊接殘余變形的計算結(jié)果與實測結(jié)果進行了對比分析,發(fā)現(xiàn)兩者數(shù)值相差較小,并且其變化趨勢也比較一致。
【關(guān)鍵詞】：Al-Mg-Si6082合金 MIG焊 ANSYS 溫度場 應(yīng)力場 殘余應(yīng)力和變形
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TG404
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 緒論10-17
• 1.1 選題背景10-11
• 1.2 鋁合金焊接應(yīng)力與變形的發(fā)展研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 國外發(fā)展研究現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.3 目前存在的問題13-14
• 1.3 MIG焊的發(fā)展?fàn)顩r14-15
• 1.3.1 鋁合金MIG焊的工藝方法14
• 1.3.2 MIG焊的優(yōu)點14-15
• 1.3.3 MIG焊的問題與難點15
• 1.4 ANSYS軟件簡介15
• 1.5 課題的研究意義和內(nèi)容15-17
• 1.5.1 本課題研究的意義15-16
• 1.5.2 課題研究的主要內(nèi)容16-17
• 2 焊接有限元分析的理論基礎(chǔ)17-31
• 2.1 有限單元法簡介17-18
• 2.2 焊接過程有限元分析的特點18
• 2.3 焊接過程有限元模型的簡化18-19
• 2.4 焊接溫度場的計算19-25
• 2.4.1 熱傳導(dǎo)問題的基本方程19-20
• 2.4.2 焊接熱傳導(dǎo)的有限元計算方法20-21
• 2.4.3 焊接熱源模型21-25
• 2.5 焊接應(yīng)力應(yīng)變場的計算25-30
• 2.5.1 塑性力學(xué)基本理論25-27
• 2.5.2 焊接熱彈塑性有限元方法27-30
• 2.6 ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言簡介30-31
• 3 焊接溫度場與應(yīng)力場的數(shù)值模擬31-44
• 3.1 焊接溫度場與應(yīng)力場的計算方法31
• 3.2 前置處理31-34
• 3.2.1 定義單元的類型31-32
• 3.2.2 材料屬性的設(shè)置32-33
• 3.2.3 網(wǎng)格的劃分33-34
• 3.2.4 相變潛熱的處理34
• 3.3 加載與求解分析34-42
• 3.3.1 分析類型和求解器的選擇34-36
• 3.3.2 時間步長確定36
• 3.3.3 收斂判定參數(shù)36-37
• 3.3.4 初始條件和邊界條件的處理37-38
• 3.3.5 焊縫金屬填充模擬的處理38-41
• 3.3.6 加載與求解41-42
• 3.4 后置處理42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-44
• 4 平板對接接頭MIG焊焊接應(yīng)力與變形的數(shù)值模擬44-58
• 4.1 模型的建立及各種條件的設(shè)置44-46
• 4.1.1 實驗材料及幾何尺寸44
• 4.1.2 焊接工藝44-45
• 4.1.3 網(wǎng)格劃分45-46
• 4.2 焊接溫度場的計算結(jié)果及分析46-50
• 4.2.1 焊接過程溫度場的分布46-48
• 4.2.2 試件的溫度歷程曲線48-50
• 4.3 焊接應(yīng)力應(yīng)變場的計算結(jié)果及分析50-56
• 4.3.1 應(yīng)力應(yīng)變場的分析流程51-52
• 4.3.2 等效應(yīng)力分布52-54
• 4.3.3 沿焊縫方向的應(yīng)力場分布54-55
• 4.3.4 垂直焊縫方向的應(yīng)力場分布55-56
• 4.4 焊接變形計算結(jié)果56-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 5 角接接頭MIG焊焊接應(yīng)力與變形的數(shù)值模擬分析58-67
• 5.1 模型的建立及各種條件的設(shè)置58-59
• 5.2 溫度場的模擬與分析59-61
• 5.2.1 焊接過程中溫度場分布59-61
• 5.3 應(yīng)力場的模擬與分析61-64
• 5.3.1 應(yīng)力云圖計算結(jié)果61-63
• 5.3.2 垂直焊縫方向的應(yīng)力場分布63-64
• 5.4 焊接變形計算結(jié)果64-65
• 5.5 本章小結(jié)65-67
• 6 結(jié)論與展望67-69
• 6.1 結(jié)論67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-72
• 附錄72-73
• 致謝73

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