一、温差拉伸和随焊激冷配合使用控制焊接变形(论文文献综述)
刘俊[1](2020)在《哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究》文中提出随着经济发展对能源需求持续增加,核能由于具有良好的清洁性、可持续性,得到了世界各国的关注。AP1000核电站作为第三代核电站的代表,具有较高的安全性和可靠性,已经成为21世纪主要的核电站发展方向之一。核主泵屏蔽套作为其中的关键部件,由Hastelloy C-276薄板经卷板后焊接制造。屏蔽套需要具备较高制造精度以满足后续装配、安装与使役要求,因此对屏蔽套的焊接变形控制要求极高。本文使用激光填丝焊接技术实现Hastelloy C-276薄板的焊接成形,研究焊接参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,分析填丝焊接过程挠曲变形的产生机理与变化规律,提出基于随焊超声的焊接变形控制方法,以实现对填丝焊接挠曲变形的有效调控,为提高核主泵屏蔽套制造精度提供理论指导,主要研究内容及结论如下:(1)开展激光填丝焊接实验,建立Hastelloy C-276脉冲激光焊接的数值模型。模型充分考虑了实际焊接过程中保护气和夹具对工件的冷却和拘束作用,通过实验获得了焊接温度场与变形场分布规律,验证了模拟结果的准确性。(2)研究工艺参数对样件纵向挠曲变形的影响规律,结合挠曲变形产生机理分析相应原因。研究发现:随着线能量密度增大,焊接产生的等效载荷增大,样件弯曲刚度以减小-增大-减小的趋势变化,样件纵向挠曲变形整体呈增大趋势,在焊缝处于完全焊透状态下其增长率减缓32%。相对送丝随着相对送丝量增加,样件的弯曲刚度增大,纵向挠曲变形逐渐减小。相对送丝量从0.48增至0.99,样件的纵向挠曲变形从1.87 mm减至0.49 mm,减小了73.8%。离焦量变化对样件整体刚度影响较小,故对纵向挠曲变形的大小影响较小,但会改变挠曲变形的方向。(3)提出采用随焊超声对焊接纵向变形进行调控的方法,分析随焊超声参数对焊接变形的影响规律。研究发现:随着预置塑性变形与超声功率的增加,纵向挠曲变形先增大后减小,使用0.25 mm的预置塑性变形与1400 W的超声功率可以使样件纵向挠曲变形减小55.0%。(4)研究随焊超声对焊缝微观组织的影响,并通过微观组织的变化验证随焊超声抑制变形机理。研究表明:焊缝中心处的主要织构向{100}<130>织构转变,织构强度降至4.92,平均晶粒尺寸降至78.5μm,小角度晶界占比减小,焊缝组织向轧制组织转变,说明随焊超声可以通过对焊缝施加压力产生塑性变形,并以此抵消焊接样件的纵向挠曲变形。
肖茂[2](2020)在《转向架侧梁焊接残余应力与变形仿真分析》文中指出焊接过程中存在着较大的局部热输入以及随后的快速冷却,焊缝附近会出现塑性应变形成的残余应力及变形,而残余应力及变形对焊接疲劳强度和装配精度等都会造成影响。当前焊接应力及变形研究方法主要有解析法、试验法和数值方法,数值方法由于其适用性和效率高等特点成为主要的研究方法。本文基于数值方法研究了冷源参数对随焊激冷效果的影响,比较了分段移动双椭球热源模型和焊接移动分段热源模型的计算精度和计算时间,并对构架侧梁焊接方向与焊接顺序对残余应力及变形的影响做了研究。采用数值方法研究了冷却距离、冷却强度和冷却范围对随焊激冷效果的影响,结果表明随焊激冷能明显的降低焊接残余应力与变形。纵向应力随冷却距离的降低而降低,冷却距离为24 mm时降低变形明显,当冷却距离为48 mm和72 mm时,已不能降低残余变形。纵向应力和变形都随冷却强度的升高而降低。纵向应力随冷源长度的升高而降低,但不同冷源长度对变形的影响效果几乎一致。比较了两种分段热源模型的效率和精度,结果表明两种分段热源模型都能在保留一定精度的情况下提高计算效率。分段数对残余应力预测的影响较小,当分段数为1时应力预测就有较高的精度,当分段数不为1时分段连接处会出现应力波动。分段数对残余变形预测精度影响较大,分段数越大,残余变形预测结果越准确。在计算精度和计算效率上分段移动双椭球热源模型均要高于焊接移动分段热源模型。最后将分段移动双椭球热源模型应用于构架侧梁焊接模拟,以探究不同焊接顺序和焊接方向对构架侧梁残余应力及变形的影响。通过对构架侧梁的焊接仿真分析认为,横向变形是侧梁变形的主要形式,其次是垂向变形,纵向变形对总体变形的影响最小。对构架侧梁的三个焊接顺序方案分析表明不同焊接顺序下的方案2(先焊对角两焊缝)能最大的降低残余应力及变形,相较于方案3(先焊两立板)最大等效残余变形减小了62%。对构架侧梁的三个焊接方向方案分析表明不同焊接方向下的方案3(从两端向中间焊)能最大地降低残余应力,方案2(从中间向两端焊)能最大降低残余变形,相较于方案1(从左向右焊)最大等效残余变形减小了56.7%。因此在设计构架侧梁焊接工艺时,应仔细设计焊接顺序和焊接方向。
韩苗苗[3](2020)在《随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究》文中指出近年来,铝/钢一体化结构越来越多地应用于汽车、航天航空和轮船的制造中,以获得高强度的轻质结构,从而进一步减少燃料消耗和空气污染。但铝/钢异种金属薄板焊接时通常伴随着较大的残余应力和变形,影响了结构的制造精度和使用性能。为了控制铝/钢薄板焊接应力和变形,本文提出了随焊氩气激冷技术,利用试验与模拟相结合的方式,对随焊氩气激冷技术控制铝/钢薄板焊接变形和应力展开研究。自制随焊氩气激冷装置,搭建焊接试验平台,进行铝/钢薄板常规TIG焊接和随焊激冷焊接试验,从试验上验证了随焊激冷技术可以有效地降低铝/钢薄板焊后变形和残余应力。利用热电偶采集焊接过程中温度热循环曲线,采用应力应变仪测量铝/钢焊后试板残余应力,利用三坐标测量仪对焊后试板变形进行测量,为验证数值模拟的准确性做准备。利用ANSYS数值模拟软件,根据实际焊接接头建立几何模型,同时建立了热源和冷源模型,采用间接耦合方法对铝/钢薄板焊接温度场和应力场进行数值模拟,结合试验结果验证了模型的准确性。对比分析常规焊接和随焊激冷焊接温度场和应力场的分布情况,阐述随焊激冷技术控制焊接变形和应力的机理。利用所建立的有限元模型,研究了不同冷却参数对铝/钢焊接应力应变的影响。结果表明:在不影响焊接质量的前提下,冷却距离越小,控制效果越好;冷却强度的增大有利于减小焊接变形和残余应力;冷源冷却直径为8 mm,冷源距离为10 mm时,控制效果较好。相较于常规焊接,随焊氩气激冷焊后试板纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小了42.1%和74.4%,横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低了11.3%和14.4%,铝板和钢板外边缘的变形量分别降低了67.9%和69.5%。进行铝/钢薄板常规焊接和随焊氩气激冷焊接试验,对比分析了不同焊接工艺下铝/钢焊接接头的宏观形貌、微观组织和力学性能。结果表明,随焊氩气激冷焊接时,铝/钢焊接接头宏观形貌、微观组织和力学性能与常规焊接接头无明显差异。在一定条件下,随焊激冷技术可使铝/钢焊接接头金属间化合物厚度减小,实现了在不影响焊接接头力学性能的前提下,控制了铝/钢薄板焊接变形和应力的目的。
肖茂,肖绯雄,王腾飞,张远维[4](2019)在《T型接头随焊激冷数值模拟》文中进行了进一步梳理针对焊接结构残余应力及变形的问题进行了常规焊接和随焊激冷焊接的数值仿真,分析了随焊激冷法在T型焊接接头上对焊接温度场、应力场及变形的影响。结果表明,与常规焊接相比,随焊激冷的应用能在焊接冷源处形成温度区域低谷,减小高温作用范围与时间;随焊激冷对残余应力的影响主要集中在焊缝附近区域,能够降低焊接结构的最大残余应力;常规焊接最大变形量2.89 mm,随焊激冷焊接最大变形量为2.06 mm,能够降低残余变形。
李宏佳[5](2019)在《燃烧室薄壁结构焊接变形控制工艺研究》文中认为航空发动机主燃烧室是发动机重要部件之一,其材料普遍采用高温合金,整体结构通常为薄壁圆筒结构。该结构在进行圆筒直缝对接焊时,极易发生失稳变形。本文将利用有限元模拟技术,对薄平板和薄壁圆筒的焊接失稳变形和残余应力结果进行分析,以及对刚性固定法的改进方法——辅助约束法和焊时温差拉伸法两种随焊变形控制方法的焊后变形和残余应力结果进行预测。本课题中,对300×200×1mm的GH5188薄平板进行对接试验,采用脉冲TIG焊的方法进行焊接。测定其焊接热循环、变形和残余应力,方便后续对焊接热源进行校核。同时,对该平板进行数值模拟,将模拟数据与实验测得的数据进行对比,二者数据结果吻合良好。利用该热源参数预测薄壁圆筒焊后变形以及焊后残余应力。对刚性约束法下的薄平板对接焊进行数值模拟,其角变形和挠曲变形都要优于原模型。给出随压板宽度的增加,挠曲变形和角变形均为先降低,后维持不变;随压板距焊缝距离的增加,挠曲变形和角变形都降低。由于刚性约束法在实际试验中存在问题,给出改进方法,辅助约束法。该方法下的薄平板对接数值模拟结果表明,其角变形和挠曲变形均优于原模型,随纤维增强层宽度增加,挠曲变形减小,但效果逐渐不明显;角变形先降低,后维持不变。随纤维增强层厚度的增加,挠曲变形和角变形都降低。进行薄平板对接试验,该方法对于控制平板变形有较好效果。将其用于薄壁圆筒结构的变形及残余应力预测,薄壁圆筒结构最终挠曲变形程度为4.82mm,而圆筒的整体圆度差为2.47mm。利用焊时温差拉伸法对薄平板焊接进行数值模拟,结果表明,随着高温区温度增加,挠曲变形先下降为0随后变形反向增加。随着高温区距焊缝距离的增大,挠曲变形逐渐减小,达一定距离后,保持不变;角变形先增加后减小,随后维持不变。其残余应力随高温区温度增加而降低;随着高温区距焊缝距离增加而先减小,后增大。该方法应用于薄壁圆筒,薄壁圆筒结构最终焊接挠曲变形程度为0.307mm,而圆筒的整体圆度差为0.695mm。
贺巍亮[6](2019)在《静止轴肩搅拌摩擦焊的应力与变形规律研究》文中指出搅拌摩擦焊接工艺自上世纪90年代问世以来,已经被广泛应用于航空航天、造船及铁路等铝合金结构件制造领域。由于铝合金具有熔点低、线膨胀系数大和热导率高等特性,使得在焊接结束后焊件产生较大的残余应力和失稳变形,这会严重影响到焊接接头的质量和力学性能。基于此,本文采用静止轴肩搅拌摩擦焊来控制焊接残余应力和变形,并通过实验和数值模拟相结合的方法,进一步分析铝合金板材焊接接头的应力变化规律。本文选取厚度为3mm的6005A-T6铝合金板材作为研究对象,首先采用ABAQUS有限元分析软件对常规FSW和SSFSW的温度场进行预测,研究不同焊接速度对焊缝区域温度分布的影响。结果表明:焊接速度越大,焊缝温度越低;外部静止轴肩在焊接过程中吸收了大量的摩擦热,降低了焊缝的温度峰值,缩小了高温分布区域。其次,将温度场的热源模型转化为结构模型,并将温度场模拟结果作为热载荷叠加到结构模型中进行应力分析。结果表明:在焊接过程中,搅拌工具前方受热膨胀的材料被周围温度较低的材料所限制,产生压缩应力;而搅拌工具后方已经软化的材料,由于冷却收缩被焊缝周围材料所约束,从而产生拉伸应力。最后,对常规FSW和SSFSW的残余应力与变形的分布进行对比研究。试验结果表明,垂直于焊缝方向的纵向残余应力均呈“M”型分布,SSFSW的拉伸应力区域较窄;外部静止轴肩对焊缝表面施加额外的拉伸应变,这可以抵消焊接过程中由于热输入引起的压缩塑性应变,使得静止轴肩工艺相比于常规FSW可以降低焊后大约50%的残余应力;外部静止轴肩不仅吸收了焊缝中心的热量,而且向焊缝施加较大的碾压力,因而SSFSW的变形量要比常规FSW小。
温忠亮[7](2018)在《2219铝合金TIG焊接头应力及变形的数值仿真研究》文中提出在火箭储箱的制造领域中,铝合金材料因比强度大、质量轻的优点,而得到了大量的应用。但其也存在着焊接残余应力和变形大、热裂敏感性高等缺点,这些问题是焊接领域相关学者研究的重点。在铝合金焊接残余应力与变形的控制方法中,预热方法是常见工艺手段之一,但目前关于预热对铝合金焊接应力与变形影响机制的研究较少。本文采用实验与数值模拟的方法,研究了预热条件下2219铝合金TIG焊接应力与变形的动态演变过程与焊后残余应力和变形的分布,分析总结了预热对于TIG焊接残余应力和变形的影响机制和影响规律,优化焊接生产工艺、丰富焊接应力与变形控制理论。本文采用MSC.Marc有限元分析软件对2219铝合金TIG焊接过程进行数值模拟。通过建立焊接有限元模型,研究分析了常规TIG焊接条件(室温)下2219铝合金薄板的温度场、应力场和变形的变化过程以及焊接残余应力和板材失稳翘曲变形的最终分布,并通过实验进行了模型的验证。在此基础上依据等温度峰值方法(通过不同预热温度下焊接功率的调整,使得温度峰值保持一致),进行了不同预热温度下(100℃,200℃和300℃)的焊接过程数值模拟。通过对比分析发现,预热工艺条件下焊缝与周围材料之间的温度梯度减小,焊接过程应力减小且焊接残余应力得到降低,这对于焊后铝合金板材的变形控制也有一定的作用。在预热温度为200℃,焊接功率为1200W时焊接残余应力控制效果最好,残余应力消除率为18%,变形消除率为93%。为进一步优化焊接工艺参数,保持焊接功率为1200W不变,基于低温度峰值方法(保持焊接功率相同,改变预热温度),进行了不同预热温度下(150℃,100℃和50℃)的焊接过程数值模拟。通过分析比较发现不同预热温度下焊接残余应力无明显变化,而翘曲变形量随着预热温度的减小逐渐增大,这与实际焊接实验的结果相吻合。最终得出在预热200℃工艺条件下,焊接残余应力和变形的综合控制效果最好。
杨占鹏[8](2018)在《航空铝合金的热—冷源辅助MIG焊工艺及变形控制》文中研究说明焊接过程中铝合金易产生较大的残余应力和变形,薄板铝合金的焊接变形更为突出。本文通过数值模拟与试验的手段,开展了铝合金的随焊激冷、动态辅助加热以及热-冷源联用工艺的焊接应力与变形控制研究。首先,采用有限元软件MSC.Marc对薄板铝合金MIG焊进行数值模拟,并结合测温试验验证了模型的可靠性。在此基础上进行了随焊激冷的模拟,研究不同冷却参数对焊接应力与应变的影响。结果表明:冷却距离越小,冷效果越佳;冷却强度的增大利于减小残余应力;冷却区域长度在一定范围内变化对冷却效果的影响较小;根据焊接接头纵向拉应力的范围,确定了最佳的冷却区域宽度,其为40mm。其次,通过研究动态辅助热源的位置参数对焊接纵向残余应力的影响,揭示了动态辅助加热变形控制的机理。辅助热源的间距变大时,焊缝附近的压应力降低幅度减小。后置辅助热源与焊枪的纵向间距变化对焊缝残余应力的影响不大;前置加热随着纵向间距变小,焊缝附近的压应力降低越明显。同时,热-冷源联用作用下的残余应力效果会进一步增强。最后,基于模拟结果与现有试验设备,确定了试验所用随焊激冷与辅助热源的参数,并进行了残余应力与残余变形的试验研究。试验结果表明,随焊激冷的冷却距离减小,焊接变形降低越明显;辅助热源位于焊枪前方时的变形降低效果优于后方位置。动态辅助加热、随焊激冷以及热-冷源联用三种不同工艺的焊接接头的残余变形分别降低了34%、48%和58%。因此,采用热-冷工艺的焊接变形控制效果最好,很好的验证了上述有关残余应力的数值模拟结果。另外,本研究中残余应力的试验测量结果亦验证了模拟的可靠性。
谢浩[9](2017)在《随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究》文中进行了进一步梳理铝合金结构因其密度小、强度高,在船舶制造领域有着广泛的应用,但薄壁铝合金船体在焊接时,通常伴随着较大的残余应力与变形。随焊激冷焊接方法可以有效地控制焊接应力与变形,但冷却介质的高效性却仍需进一步进行研究。本文基于随焊激冷控制焊接应力与变形技术,提出随焊干冰激冷焊接方法,利用米粒状干冰颗粒作为冷却介质,采用数值模拟与试验相结合的方式,展开焊接应力与变形调控研究。首先,本文对喷射干冰产生的冷却效果进行了测量,基于有限元分析软件MSC.Marc,对随焊激冷进行了数值模拟,分析了不同尺寸大小的矩形冷源对随焊干冰激冷控制焊接应力与变形的影响,得到最优冷源区域大小,并为干冰喷嘴的设计提供理论指导依据。结果表明,当冷源的宽度为40mm时,达到最优冷却效果所需长度最小;在一定范围内,冷源长度越长,随焊激冷效果越佳。然后,本文对喷嘴的设计进行讨论,并对利用所设计喷嘴喷射干冰形成的冷源温度场进行了测量,提出干冰激冷的冷源温度场模型,基于该温度场模型,进行了随焊干冰激冷数值仿真模拟,对不同冷却距离下的随焊干冰激冷进行了讨论。结果表明,在一定的范围内,随着冷却距离的减小,随焊干冰激冷效果越佳。最后,针对随焊干冰激冷焊接方法,阐明了其控制焊接残余应力与变形的机理,并进行了相关焊接试验。通过温度场测量试验发现,实际温度与有限元模拟温度场的最高温度误差不超过50℃,有限元分析合理;通过应力与变形测量试验发现,当冷却距离为40mm时,随焊干冰激冷试件的焊接残余变形相比常规焊接最大减小大约67.2%,最大纵向残余应力减小大约47.7%,最大压应力减小大约41.3%,该方法可行;通过金相组织分析发现,在一定的条件下,随焊干冰激冷对焊接接头的焊缝区域的微观组织有一定的细化作用,但整体上基本没有太大影响,该方法可靠。此外,随焊干冰激冷技术不仅可以实现焊接应力与变形的控制,还可以在焊缝表面产生一定的清洁效果。
李思功[10](2015)在《汽车横梁焊接变形预测与调控的研究》文中指出随着我国经济的发展,大型焊接结构的应用领域越来越广,而焊后变形在其生产制造中难以避免。对于大型焊接结构,焊后变形不但影响结构尺寸、降低装配精度,还降低结构的承载能力,因此需要花费大量的精力矫正变形,增加制造成本。因此预测并控制大型焊接结构的焊接变形的研究显得尤为重要。本文以汽车横梁为例,采用“局部-整体”映射有限元法预测其焊接变形。利用SYSWELD软件计算了多个局部模型,利用Pam-assembly软件预测整体焊接变形,计算中3D和2D单元的混合使用保证了计算精度与效率的平衡。结果表明,“局部-整体”映射有限元法可以准确预测焊后变形。分析了不同焊接顺序对焊接变形的影响,确定了从中间向两侧对称焊接的最优焊接顺序,为企业自动化生产提供量化依据。本文采用随焊激冷方法来控制焊接变形,采用吸热的高斯热源模型作为冷源模型,从实验和计算模拟两方面研究其控制焊接变形的机理。相对于常规焊接,由于冷源的急冷作用温度场产生明显畸变,在冷源作用部位形成温度低谷,产生明显的“马鞍形”温度场;高温金属的急冷收缩对周围金属产生拉伸作用,压缩塑性应变降低,残余应力减小,宏观表现为挠曲变形减小,由原来最大3.8mm降为1.0mm,降低了74%。对热源与冷源中心的激冷距离和冷源激冷功率对焊接变形的影响进行了研究。研究结果表明,激冷距离越小,温度场畸变越严重,纵向残余应力越小,控制焊接变形的效果越明显;距离太小,不符合实际工程情况,可采用“等温线法”选取合适的取值范围;随激冷功率的增加,所达最低温度越小,纵向残余应力越小,控制焊接变形效果越明显。进行随焊激冷实验,实验结果与计算结果基本一致,随水流量增加,焊接变形先变小后基本保持不变。将随焊激冷方法应用于本文汽车横梁的焊接数值模拟过程中,利用“等温线法”确定冷源位置,利用“比例系数法”选取合适的冷源功率,计算随焊激冷对横梁焊接变形的控制。结果表明,随焊激冷方法可控制汽车横梁的焊接变形,为随焊激冷的实际应用奠定理论基础。
二、温差拉伸和随焊激冷配合使用控制焊接变形(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、温差拉伸和随焊激冷配合使用控制焊接变形(论文提纲范文)
(1)哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 哈氏合金焊接技术 |
1.2.1 哈氏合金特点 |
1.2.2 哈氏合金焊接技术现状 |
1.3 焊接变形研究现状 |
1.3.1 挠曲变形机理研究现状 |
1.3.2 挠曲变形控制方法研究现状 |
1.4 研究内容 |
2 实验与分析方法 |
2.1 实验设备与材料 |
2.2 检测方法 |
2.3 数值模型的建立与验证 |
2.4 本章小结 |
3 焊接参数对挠曲变形的影响 |
3.1 工艺参数对挠曲变形的影响 |
3.1.1 线能量密度的影响 |
3.1.2 相对送丝量的影响 |
3.1.3 离焦量的影响 |
3.2 挠曲变形机理分析 |
3.2.1 产生机理分析 |
3.2.2 变化规律分析 |
3.3 本章小结 |
4 挠曲变形调控方法 |
4.1 基于随焊超声的焊接实验平台搭建 |
4.2 随焊超声参数对挠曲变形的影响 |
4.2.1 预置塑性变形的影响 |
4.2.2 超声功率的影响 |
4.2.3 挠曲变形抑制机理分析 |
4.3 本章小结 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(2)转向架侧梁焊接残余应力与变形仿真分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 焊接应力与变形预测的研究现状 |
1.3 焊接数值模拟难点 |
1.4 本文研究内容 |
第2章 焊接数值模拟理论基础 |
2.1 焊接热过程特征 |
2.2 传热学理论 |
2.3 热传导微分方程及边界条件 |
2.4 焊接温度场的有限元理论 |
2.5 焊接应力与变形基本理论 |
2.5.1 屈服准则 |
2.5.2 流动准则 |
2.5.3 强化准则 |
2.5.4 应力应变关系 |
2.5.5 平衡方程 |
2.6 热源模型 |
2.7 本章小结 |
第3章 T型接头随焊激冷参数影响分析 |
3.1 随焊激冷法 |
3.2 有限元模型 |
3.2.1 网格划分 |
3.2.2 材料参数 |
3.3 焊接温度场分析 |
3.4 冷却距离对随焊激冷效果影响 |
3.4.1 冷却距离对温度场的影响 |
3.4.2 冷却距离对残余应力的影响 |
3.4.3 冷却距离对残余变形的影响 |
3.5 冷却强度对随焊激冷效果影响 |
3.5.1 冷却强度对温度场的影响 |
3.5.2 冷却强度对残余应力的影响 |
3.5.3 冷却强度对残余变形的影响 |
3.6 冷却范围对随焊激冷效果影响 |
3.6.1 冷却范围对温度场的影响 |
3.6.2 冷却范围对残余应力的影响 |
3.6.3 冷却范围对残余变形的影响 |
3.7 本章小结 |
第4章 分段热源模型研究及应用 |
4.1 分段移动双椭球热源模型 |
4.2 焊接移动分段热源模型 |
4.3 数值验证 |
4.3.1 有限元模型 |
4.3.2 温度场分析 |
4.3.3 应力分析 |
4.3.4 变形分析 |
4.4 计算效率对比 |
4.5 本章小结 |
第5章 转向架侧梁焊接顺序及方向的影响 |
5.1 侧梁有限元模型 |
5.2 焊接顺序对侧梁焊接残余应力及变形的影响 |
5.2.1 分段热源温度场 |
5.2.2 焊接顺序对残余应力的影响 |
5.2.3 焊接顺序对残余变形的影响 |
5.3 焊接方向对侧梁焊接残余应力及变形的影响 |
5.3.1 焊接方向对残余应力的影响 |
5.3.2 焊接方向对残余变形的影响 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目 |
学位论文数据集 |
(3)随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 焊接残余应力与变形研究现状 |
1.2.1 焊接残余应力与变形的产生 |
1.2.2 焊接残余应力与变形的控制 |
1.3 随焊激冷焊接国内外研究现状 |
1.4 随焊激冷数值模拟研究现状 |
1.5 本课题主要研究内容 |
第2章 试验材料与方法 |
2.1 随焊氩气激冷试验方法 |
2.1.1 随焊氩气激冷方法的提出 |
2.1.2 随焊氩气激冷焊接的实现 |
2.2 焊接试验 |
2.2.1 试验材料 |
2.2.2 焊接工艺参数 |
2.2.3 交、直流电弧选择 |
2.3 焊接热循环及应力应变测量 |
2.3.1 焊接温度场热循环曲线的测量 |
2.3.2 焊接残余应力的测量 |
2.3.3 焊接变形测量 |
2.4 焊接接头形貌及微观组织分析 |
2.4.1 焊接接头光学金相显微镜分析 |
2.4.2 SEM微观组织分析 |
2.5 接头力学性能测试 |
第3章 随焊氩气激冷铝/钢薄板焊接有限元数值模拟 |
3.1 引言 |
3.2 有限元模型的建立 |
3.2.1 几何模型的建立 |
3.2.2 材料热物理性能及潜热考虑 |
3.2.3 热源模型的建立 |
3.2.4 冷源模型的建立 |
3.2.5 边界条件 |
3.2.6 焊接移动热源的模拟 |
3.3 温度场计算结果 |
3.3.1 温度场分布 |
3.3.2 温度场计算结果验证 |
3.4 应力应变场的建立 |
3.4.1 焊接应力应变场数值分析理论 |
3.4.2 材料的力学性能参数 |
3.4.3 力学边界条件设置 |
3.5 应力应变场计算结果及分析 |
3.5.1 应力的演变过程 |
3.5.2 焊接残余应力分析 |
3.5.3 焊接残余变形分析 |
3.5.4 应力应变场计算结果验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 随焊氩气激冷参数影响规律研究 |
4.1 引言 |
4.2 冷却距离对随焊激冷焊接的影响 |
4.2.1 冷却距离对温度场的影响 |
4.2.2 冷却距离对应力应变场的影响 |
4.3 冷却强度对随焊激冷焊接的影响 |
4.3.1 冷源冷却强度对温度场的影响 |
4.3.2 冷源冷却强度对应力应变场的影响 |
4.4 冷源尺寸对随焊激冷焊接的影响 |
4.4.1 冷源尺寸对温度场的影响 |
4.4.2 冷源尺寸对应力应变场的影响 |
4.5 随焊激冷对接头形貌与力学性能的影响 |
4.5.1 焊接试验 |
4.5.2 焊接接头宏观形貌 |
4.5.3 焊接接头界面微观结构 |
4.5.4 焊接接头力学性能分析 |
4.5.5 焊接变形对比分析 |
4.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所申请专利和发表的论文 |
(4)T型接头随焊激冷数值模拟(论文提纲范文)
0前言 |
1 计算模型 |
1.1 有限元模型及边界条件 |
1.2 材料参数 |
1.3 焊接参数及热源模型 |
1.4 冷源模型 |
2 结果分析 |
2.1 温度场分析 |
2.2 应力场分析 |
2.3 变形分析 |
3 结论 |
(5)燃烧室薄壁结构焊接变形控制工艺研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 有限元方法预测焊接变形研究现状 |
1.2.1 国外研究现状 |
1.2.2 国内研究现状 |
1.3 随焊变形控制方法研究现状 |
1.3.1 施加强约束 |
1.3.2 控制焊接温度场 |
1.3.3 延展已收缩的焊缝 |
1.4 薄壁结构焊接研究现状 |
1.5 本课题主要研究内容 |
第2章 材料、实验设备及基本理论 |
2.1 实验材料及热物理力学性能测量 |
2.2 实验设备介绍 |
2.2.1 测温设备 |
2.2.2 应力测量设备 |
2.3 有限元方法 |
2.3.1 高斯热源模型 |
2.3.2 三维焊接结构应力变形有限元法 |
2.4 试验方法 |
2.4.1 残余应力测量 |
2.4.2 焊接热循环测量 |
2.5 技术路线 |
2.6 本章小结 |
第3章 薄平板焊接失稳变形及残余应力预测 |
3.1 薄平板与薄壁圆筒结构相近性 |
3.1.1 模拟工作困难及解决方法 |
3.1.2 薄平板与薄壁圆筒结构相近性 |
3.1.3 薄平板和薄壁圆筒的热力学相近性 |
3.2 薄平板焊接及数值模拟预测焊接变形及残余应力 |
3.2.1 薄平板对接焊及焊接热循环和残余应力测量 |
3.2.2 薄平板对接模型的建立及边界条件 |
3.2.3 焊接过程及焊接温度场模拟 |
3.2.4 薄平板变形与残余应力结果分析 |
3.3 圆筒结构原始焊接变形及残余应力 |
3.3.1 模型的建立及边界条件 |
3.3.2 焊接变形及塑性应变结果分析 |
3.3.3 焊接残余应力结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 刚性约束及优化方法对薄壁结构焊接变形影响规律探究 |
4.1 刚性约束法 |
4.1.1 模型及边界条件 |
4.1.2 刚性约束法下焊接变形影响因素 |
4.2 辅助约束 |
4.2.1 辅助约束法的数值模拟建模及边界条件 |
4.2.2 计算结果与原始结果对比 |
4.2.3 辅助约束法影响因素探究 |
4.2.4 试验验证 |
4.3 辅助约束法控制薄壁圆筒结构焊接变形的预测 |
4.3.1 变形及应变结果预测 |
4.3.2 残余应力结果预测 |
4.4 本章小结 |
第5章 焊时温差拉伸法对薄壁结构焊接变形的影响 |
5.1 焊时温差拉伸法对薄平板结构焊接变形及残余应力预测 |
5.1.1 模型及边界条件 |
5.1.2 焊时温差拉伸法下焊接变形控制效果影响因素 |
5.2 焊时温差拉伸法对圆筒结构变形控制的预测 |
5.2.1 变形及应变结果预测 |
5.2.2 残余应力结果预测 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
(6)静止轴肩搅拌摩擦焊的应力与变形规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 搅拌摩擦焊概况 |
1.3 焊接残余应力与变形产生的机理 |
1.3.1 焊接残余应力与变形产生的原因 |
1.3.2 焊接残余应力与变形造成的影响 |
1.3.3 焊接变形的类别 |
1.4 铝合金焊接应力与变形的研究现状 |
1.4.1 国内外残余应力和变形研究现状 |
1.4.2 国内外控制残余应力与变形的研究现状 |
1.5 静止轴肩搅拌摩擦焊的原理和研究现状 |
1.5.1 静止轴肩的原理及焊接过程 |
1.5.2 静止轴肩的研究现状 |
1.6 本课题的主要研究内容 |
第2章 实验材料及设备的选择 |
2.1 实验材料和焊接参数选择 |
2.1.1 实验材料 |
2.1.2 焊接参数 |
2.2 实验设备与工具的选择 |
2.2.1 测温实验 |
2.2.2 残余应力测量 |
2.2.3 拉伸实验 |
2.2.4 金相实验 |
2.2.5 静止轴肩搅拌工具 |
2.3 本章小结 |
第3章 铝合金薄板的焊接温度场数值模拟及验证 |
3.1 焊接热源模型 |
3.2 有限元模型的建立 |
3.2.1 几何模型和网格划分 |
3.2.2 材料属性 |
3.2.3 边界条件 |
3.2.4 应力-应变曲线的加载与求解 |
3.3 铝合金对接温度场数值模拟 |
3.3.1 温度场模拟与试验验证分析 |
3.3.2 焊接温度场云图分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 铝合金薄板的焊接应力和变形研究 |
4.1 顺序热力耦合模型 |
4.2 边界条件 |
4.3 铝合金对接应力场数值模拟 |
4.3.1 应力场数值模拟验证 |
4.3.2 铝合金焊接应力场演变规律 |
4.3.3 焊接速度对残余应力的影响 |
4.3.4 板厚方向残余应力分析 |
4.4 铝合金对接试样的变形研究 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
(7)2219铝合金TIG焊接头应力及变形的数值仿真研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 焊接残余应力与变形产生的机理 |
1.3 焊接残余应力与变形控制现状 |
1.3.1 选材和设计措施 |
1.3.2 制造工艺措施 |
1.4 本课题主要研究内容 |
第2章 2219铝合金TIG焊接过程有限元模拟 |
2.1 焊接应力与变形数值模拟研究现状 |
2.2 典型焊接热源模型 |
2.2.1 Rosenthal热源模型 |
2.2.2 高斯热源模型 |
2.2.3 双椭球热源模型 |
2.3 模型建立 |
2.3.1 三维几何模型 |
2.3.2 网格划分 |
2.3.3 热物理性能参数 |
2.3.4 焊料填充 |
2.3.5 边界条件 |
第3章 室温条件下TIG模拟结果分析 |
3.1 温度场模拟结果分析 |
3.2 应力场模拟结果分析 |
3.3 变形模拟结果分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 等温度峰值预热条件对焊接应力和变形影响 |
4.1 等温度峰值预热焊接方法 |
4.2 焊接温度场对比分析 |
4.3 焊接应力场对比分析 |
4.4 焊接变形对比分析 |
4.5 试验结果与模型验证 |
4.5.1 试验设备及方法 |
4.5.2 焊接温度验证 |
4.5.3 焊接变形验证 |
4.6 本章小结 |
第5章 低温度峰值预热条件对焊接应力与变形的影响 |
5.1 焊接工艺参数 |
5.2 温度场对比分析 |
5.3 应力场对比分析 |
5.4 变形对比分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历 |
(8)航空铝合金的热—冷源辅助MIG焊工艺及变形控制(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景及意义 |
1.2 焊接残余应力及变形的研究现状 |
1.2.1 焊接残余应力与变形的产生机理 |
1.2.2 焊接变形的类型 |
1.3 焊接残余应力及变形的影响因素 |
1.3.1 材料特性 |
1.3.2 薄板的尺寸效应与夹具 |
1.3.3 焊接热输入以及焊接顺序 |
1.4 焊接残余应力及变形控制的研究现状 |
1.4.1 机械拉伸法 |
1.4.2 温差拉伸法 |
1.5 焊接变形控制方法的对比分析 |
1.6 本课题研究的主要内容 |
第2章 铝合金薄板的焊接温度场数值模拟及验证 |
2.1 常用焊接热源模型 |
2.1.1 双椭球热源模型 |
2.1.2 高斯热源模型 |
2.2 有限元模型的建立 |
2.2.1 几何模型 |
2.2.2 网格划分 |
2.2.3 材料参数 |
2.3 铝合金温度场数值模拟 |
2.3.1 焊接温度场数值模拟结果分析 |
2.3.2 温度场模拟与试验对比分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 随焊激冷对铝合金薄板焊接影响的研究 |
3.1 冷源模型的确立 |
3.1.1 随焊干冰激冷装置 |
3.1.2 冷源强度的确立 |
3.2 冷却距离对随焊激冷影响的分析 |
3.2.1 冷却距离对温度场的影响 |
3.2.2 冷却距离对应力场的影响 |
3.2.3 冷却距离对应变场的影响 |
3.3 冷却强度对随焊激冷影响的分析 |
3.3.1 冷却强度对温度场的影响 |
3.3.2 冷却强度对应力场的影响 |
3.4 冷却区域大小对纵向残余应力影响的分析 |
3.4.1 冷却区域宽度的影响 |
3.4.2 冷却区域长度的影响 |
3.5 本章小结 |
第4章 热-冷源辅助对铝合金薄板焊接影响的研究 |
4.1 有限元模型的建立 |
4.2 辅助热源的施加 |
4.3 动态辅助加热变形控制机理 |
4.4 动态辅助加热焊接过程应力场的演变过程 |
4.5 动态辅助热源距离的影响 |
4.6 热-冷源联用对焊接残余应力的影响 |
4.7 本章小结 |
第5章 焊接试验及结果分析 |
5.1 试验材料与焊机 |
5.2 焊接残余应力的实测与模拟的比较分析 |
5.3 焊接接头组织 |
5.4 焊接变形的对比分析 |
5.4.1 随焊激冷试验 |
5.4.2 辅助加热试验 |
5.4.3 热-冷源联用焊接试验 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
致谢 |
攻读硕士期间发表(含录用)的学术论文 |
(9)随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景与意义 |
1.2 焊接残余应力与变形的研究现状 |
1.2.1 焊接残余应力与变形的产生 |
1.2.2 焊接残余应力与变形的控制 |
1.3 随焊激冷的国内外研究现状 |
1.3.1 随焊激冷的应用及发展 |
1.3.2 随焊激冷数值模拟的研究现状 |
1.4 本课题主要研究内容 |
第2章 冷源尺寸大小对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
2.1 引言 |
2.2 冷源的冷却强度 |
2.2.1 冷却强度的计算 |
2.2.2 冷源温度场的测定 |
2.3 有限元模型的建立 |
2.3.1 网格的划分 |
2.3.2 材料参数 |
2.3.3 热源模型 |
2.4 焊接数值模拟结果分析 |
2.4.1 焊接过程温度场 |
2.4.2 冷源尺寸对横向残余应力的影响 |
2.4.3 冷源尺寸对纵向残余应力的影响 |
2.4.4 冷源尺寸对纵向塑性应变的影响 |
2.4.5 冷源尺寸对瞬时纵向应力的影响 |
2.5 最优冷源形状 |
2.6 本章小结 |
第3章 冷却距离对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
3.1 引言 |
3.2 干冰喷嘴设计 |
3.3 冷源温度场模型 |
3.4 冷却距离对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
3.4.1 有限元模拟的建立 |
3.4.2 焊接残余应力的分析 |
3.4.3 温度场的分析 |
3.4.4 塑性应变的分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 随焊干冰激冷机理和试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 随焊干冰激冷方法及原理 |
4.2.1 随焊干冰激冷方法的提出 |
4.2.2 随焊干冰激冷方法的原理 |
4.2.3 随焊干冰激冷的实现 |
4.3 焊接试验 |
4.4 焊接残余变形的测量 |
4.5 焊接温度循环测量 |
4.6 焊接残余应力的测量 |
4.7 焊接接头微观分析 |
4.8 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 创新点 |
5.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
(10)汽车横梁焊接变形预测与调控的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 大型焊接结构数值仿真的研究现状 |
1.2.1 数值仿真方法 |
1.2.2 大型焊接结构数值仿真进展 |
1.3 焊接变形的控制方法 |
1.4 本文的研究内容 |
第2章 焊接有限元相关软件 |
2.1 SYSWELD软件介绍 |
2.2 SYSWELD整体解决方案 |
2.3 本文进行数值仿真的主要步骤 |
2.3.1 网格划分 |
2.3.2 热源校核 |
2.3.3 焊接向导设置 |
2.3.4 边界条件的设定 |
2.3.5 后处理 |
2.3.6 局部模型的提取 |
2.3.7 整体模型的计算 |
2.4 局部模型建立 |
2.4.1 局部模型网格划分 |
2.4.2 热源模型 |
2.5 整体模型建立 |
2.6 本章小结 |
第3章 汽车横梁焊接变形的预测 |
3.1 焊接工艺 |
3.2 局部模型的温度场计算结果分析 |
3.3 局部模型的应力场计算结果分析 |
3.4 整体变形的预测 |
3.4.1 “宏单元”提取 |
3.4.2 整体模型焊接变形的预测 |
3.5 焊接顺序对焊接变形的影响 |
3.6 本章小结 |
第4章 随焊激冷方法控制焊接变形的研究 |
4.1 随焊激冷焊接方法 |
4.2 随焊激冷模型 |
4.2.1 计算模型 |
4.2.2 热源模型校核 |
4.2.3 冷源模型 |
4.3 随焊激冷方法焊接温度场的计算结果与分析 |
4.4 随焊激冷焊接应力场的计算结果与分析 |
4.5 雾化喷嘴与焊枪中心的激冷距离对变形的影响 |
4.5.1 激冷距离对焊接温度场的影响 |
4.5.2 激冷距离对焊接应力场的影响 |
4.5.3 激冷距离对变形的影响 |
4.6 水流量对焊接变形的影响 |
4.7 焊接试验及结果分析 |
4.8 本章小结 |
第五章 随焊激冷在汽车横梁焊接模拟中的应用 |
5.1 激冷距离的选取 |
5.2 激冷功率的选取 |
5.3 随焊激冷对汽车横梁焊接变形的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论和展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附件 |
四、温差拉伸和随焊激冷配合使用控制焊接变形(论文参考文献)
- [1]哈氏合金薄板激光填丝焊接挠曲变形控制研究[D]. 刘俊. 大连理工大学, 2020
- [2]转向架侧梁焊接残余应力与变形仿真分析[D]. 肖茂. 西南交通大学, 2020(07)
- [3]随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究[D]. 韩苗苗. 兰州理工大学, 2020(12)
- [4]T型接头随焊激冷数值模拟[J]. 肖茂,肖绯雄,王腾飞,张远维. 电焊机, 2019(08)
- [5]燃烧室薄壁结构焊接变形控制工艺研究[D]. 李宏佳. 哈尔滨工业大学, 2019(02)
- [6]静止轴肩搅拌摩擦焊的应力与变形规律研究[D]. 贺巍亮. 沈阳航空航天大学, 2019(02)
- [7]2219铝合金TIG焊接头应力及变形的数值仿真研究[D]. 温忠亮. 哈尔滨工业大学, 2018(02)
- [8]航空铝合金的热—冷源辅助MIG焊工艺及变形控制[D]. 杨占鹏. 沈阳航空航天大学, 2018(05)
- [9]随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究[D]. 谢浩. 浙江工业大学, 2017(03)
- [10]汽车横梁焊接变形预测与调控的研究[D]. 李思功. 山东大学, 2015(02)