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文檔簡介
1、鋁合金焊接結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛,然而,由于焊接過程高度集中的瞬時熱輸入,鋁合金焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生熱應(yīng)力集中、變形,同時也是引發(fā)熱裂紋形成及擴展的主要因素,嚴重影響了鋁合金焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。因此,研究鋁合金焊接結(jié)構(gòu)熱力特性,掌握鋁合金焊接過程溫度場、應(yīng)力場、工藝參數(shù)對熱裂紋敏感性影響及熱裂紋熱力特性,對于豐富和擴展熱彈性力學(xué)理論的應(yīng)用具有學(xué)術(shù)意義,對于指導(dǎo)抑制鋁合金焊接結(jié)構(gòu)缺陷產(chǎn)生、保證焊接質(zhì)量具有工程價值。
論文在熱彈性力學(xué)的
2、基礎(chǔ)上,建立鋁合金平板結(jié)構(gòu)焊接熱力耦合模型,結(jié)合有限元數(shù)值模擬方法,計算與分析熱源參數(shù)對溫度場計算結(jié)果的影響,實驗與仿真結(jié)合確定了熱源模型,在此基礎(chǔ)上,用間接耦合方法實現(xiàn)鋁合金平板結(jié)構(gòu)焊接溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場動態(tài)計算,分析不同焊接工藝參數(shù)下的鋁合金平板結(jié)構(gòu)凝固裂紋敏感特性,并采用擴展有限元法,對含初始裂紋的鋁合金平板結(jié)構(gòu)焊接加熱及冷卻過程的熱力學(xué)特性進行了分析。主要研究內(nèi)容如下:
1.基于熱彈性力學(xué)運動和熱傳導(dǎo)方程,選取高斯熱源
3、模型,考慮材料性能隨溫度變化而變化,在焊縫區(qū)、熱影響區(qū)和遠離焊縫區(qū)進行由密到疏的網(wǎng)格劃分方式,采用 APDL語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)熱源的移動加載,建立了鋁合金平板結(jié)構(gòu)移動熱源作用下的焊接熱力耦合模型及求解方法。
2.計算與分析了高斯熱源有效加熱半徑對鋁合金平板結(jié)構(gòu)溫度場的影響規(guī)律,并與熱成像實驗相結(jié)合,通過對比計算與實驗得到鋁合金平板結(jié)構(gòu)焊接過程不同時刻焊接溫度場動態(tài)分布規(guī)律以及熱循環(huán)曲線,實現(xiàn)不同焊接工藝參數(shù)下的高斯熱源模型參數(shù)的
4、確定。
3.采用間接熱力耦合分析方法,將溫度場計算結(jié)果作為載荷輸入,實現(xiàn)焊接應(yīng)力應(yīng)變場數(shù)值模擬,分析不同路徑焊接殘余應(yīng)力場分布,并通過實驗驗證計算結(jié)果的準確性,分析敏感溫度區(qū)間應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律。通過熱循環(huán)曲線和應(yīng)變曲線的轉(zhuǎn)換,獲得凝固裂紋驅(qū)動力曲線,并在此基礎(chǔ)上,分析不同焊接參數(shù)對凝固裂紋敏感性的影響。
4.基于擴展有限元方法,構(gòu)建了焊接過程熱作用下的裂紋溫度場、應(yīng)力場及熱裂紋尖端應(yīng)力強度因子計算與分析模型,采用順序
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