不同熱源模式下鋁合金激光焊熱力耦合過(guò)程的數(shù)值研究.pdf

1、激光焊接技術(shù)是一種高精度、高效可靠的焊接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車(chē)制造等領(lǐng)域中輕金屬材料的連接。鋁合金激光焊接包含多種復(fù)雜的機(jī)理，其中關(guān)于不同熱源模式下鋁合金激光焊熱力耦合過(guò)程的研究尚未獲得足夠重視。僅僅依靠試驗(yàn)的方法來(lái)研究焊接過(guò)程和控制參數(shù)不易獲得對(duì)焊接過(guò)程的完全理解。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真模擬的方法已成為研究焊接工藝參數(shù)的一種有力手段。
　　本文根據(jù)6063鋁合金激光焊接熱力耦合過(guò)程數(shù)值模擬的需求，建

2、立了基于A(yíng)BAQUS有限元軟件的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法。研究了不同移動(dòng)激光熱源下，鋁合金激光焊接過(guò)程中溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)耦合變化的機(jī)理以及不同激光焊接工藝參數(shù)的影響，并提出了優(yōu)化方案。具體工作如下:
　　首先，建立了6063鋁合金激光焊接熱力耦合計(jì)算的數(shù)值模型。在模型中，考慮了焊件材料熱物性隨溫度變化的因素、材料相變產(chǎn)生的潛熱因素、材料與周?chē)h(huán)境通過(guò)對(duì)流和輻射產(chǎn)生熱量損失的因素。選用了完全耦合的方法來(lái)模擬激光焊接中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)。另外，

3、在模擬移動(dòng)激光熱源的模型中，利用Fortran語(yǔ)言編輯子程序DFLUX，實(shí)現(xiàn)在A(yíng)BAQUS有限元軟件的調(diào)用。
　　其次，利用所建立的數(shù)值模型，模擬了在單光束激光、雙光束激光、脈沖激光作用下，6063鋁合金的熱力耦合過(guò)程，分析了焊接工藝參數(shù)對(duì)焊件溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的影響，提出優(yōu)化焊接工藝的方法。
　　最后，通過(guò)對(duì)模擬結(jié)果的分析，研究表明:對(duì)于三種不同的激光熱源，脈沖激光焊接的熱影響區(qū)域最小，焊件的高溫區(qū)域最小，沿焊件厚度方向的熔深