本文關(guān)鍵詞：激光平板焊過程中溫度場及殘余應(yīng)力的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光焊接是激光技術(shù)在工業(yè)上應(yīng)用的重要分支,具有焊縫較窄、焊速較快、焊后變形較小、精度較高等優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。在激光束與金屬材料作用時(shí),金屬材料會在非常短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生熔化、汽化等物理現(xiàn)象,從而導(dǎo)致金屬材料吸收激光能量的效率大幅度增加。激光焊接的溫度梯度要明顯大于傳統(tǒng)焊接的溫度梯度,很難用實(shí)驗(yàn)的方法直接測量焊接過程中溫度場的分布情況以及殘余應(yīng)力的分布情況。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,可以通過計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對激光焊接進(jìn)行數(shù)值模擬。本論文利用ANSYS有限元模擬分析軟件模擬了不同激光功率焊接不銹鋼板過程中溫度場的分布情況,焊接結(jié)束后冷卻至室溫時(shí)不銹鋼板上殘余應(yīng)力的分布情況,并采用多光譜輻射測溫法反演得到激光焊接過程中溫度場進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后的最高溫度。通過軟件模擬分析得到了瞬態(tài)溫度場的分布云圖以及特征點(diǎn)的熱循環(huán)曲線,結(jié)果表明溫度場隨熱源的移動在時(shí)間和空間上發(fā)生改變,進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后溫度場不再發(fā)生變化,焊縫區(qū)的升溫速度明顯大于降溫速度,距熱源越近的點(diǎn)峰值溫度越高,離熱源越遠(yuǎn)的點(diǎn)峰值溫度越低;通過軟件分析還得到了等效應(yīng)力分布云圖以及各方向上殘余應(yīng)力的分布情況,結(jié)果表明不銹鋼板上的殘余應(yīng)力主要分布在焊縫周圍,表面上主要以壓應(yīng)力的形式存在,內(nèi)部主要以拉應(yīng)力的形式存在;最后通過測得實(shí)際激光焊接過程中焊接區(qū)熱輻射譜,采用多光譜輻射測溫法對目標(biāo)的真實(shí)溫度進(jìn)行了非接觸測溫,通過反演得到激光焊接過程中溫度場進(jìn)入準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)后的最高溫度,并與模擬結(jié)果進(jìn)行比較。本論文的研究結(jié)果對激光焊接工藝提供了理論指導(dǎo),對激光焊接選取最優(yōu)的工藝參數(shù)具有非常重要的借鑒意義。
【關(guān)鍵詞】：激光焊接 數(shù)值模擬 溫度場 殘余應(yīng)力 溫度反演
【學(xué)位授予單位】：長春理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG456.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 選題的背景及意義8-9
• 1.2 激光焊接數(shù)值模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 激光焊接溫度場模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 激光焊接應(yīng)力場模擬的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 主要研究內(nèi)容11-12
• 1.4 本章小結(jié)12-13
• 第二章 激光焊接的基本理論13-23
• 2.1 熱傳導(dǎo)學(xué)的基本理論13-14
• 2.2 焊接溫度場的基本理論14-17
• 2.2.1 焊接溫度場的基本方程14
• 2.2.2 激光焊接溫度場熱傳導(dǎo)的有限元解析方法14-17
• 2.3 焊接應(yīng)力應(yīng)變基本理論17-22
• 2.3.1 彈塑性基本理論17-20
• 2.3.2 激光焊接熱彈塑性的有限元解析方法20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 激光平板焊的有限元分析過程23-30
• 3.1 有限元法技術(shù)簡介23-25
• 3.2 建立激光平板焊有限元模型25-29
• 3.2.1 定義單元類型25
• 3.2.2 不銹鋼的材料屬性25-27
• 3.2.3 建模及劃分網(wǎng)格27-28
• 3.2.4 施加邊界條件28-29
• 3.2.5 求解和輸出控制29
• 3.3 本章小結(jié)29-30
• 第四章 不銹鋼激光平板焊的數(shù)值模擬30-48
• 4.1 不銹鋼激光平板焊過程中溫度場的數(shù)值模擬30-44
• 4.1.1 不銹鋼表面溫度場分布30-35
• 4.1.2 焊縫剖面溫度場分布35-36
• 4.1.3 焊縫中心各點(diǎn)的熱循環(huán)曲線36-39
• 4.1.4 垂直焊縫方向各點(diǎn)的熱循環(huán)曲線39-41
• 4.1.5 不同路徑上溫度場分布41-44
• 4.2 不銹鋼激光平板焊殘余應(yīng)力的數(shù)值模擬44-47
• 4.2.1 沿各個(gè)方向上的殘余應(yīng)力分布44-45
• 4.2.2 焊接方向焊縫處的殘余應(yīng)力變化情況45-46
• 4.2.3 焊接方向 30mm處深度上殘余應(yīng)力變化情況46-47
• 4.3 本章小結(jié)47-48
• 第五章 激光平板焊溫度反演實(shí)驗(yàn)48-55
• 5.1 多譜輻射測溫的概述48
• 5.1.1 多譜輻射測溫的基本概念48
• 5.1.2 普朗克定律48
• 5.2 激光焊接溫度反演實(shí)驗(yàn)48-54
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)步驟49
• 5.2.2 光譜數(shù)據(jù)處理49-54
• 5.3 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的相關(guān)學(xué)術(shù)論文60

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本文編號：300694