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金屬堆焊成型三維溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬與分析

發(fā)布時(shí)間:2018-01-08 23:12

  本文關(guān)鍵詞:金屬堆焊成型三維溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬與分析 出處:《新疆大學(xué)》2017年碩士論文 論文類(lèi)型:學(xué)位論文


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【摘要】:金屬堆焊成型技術(shù)是近年來(lái)加工制造領(lǐng)域的一次重大突破,很快引起了高度關(guān)注。該技術(shù)具有成型效率高、生產(chǎn)成本低、成型路徑靈活的優(yōu)點(diǎn),且由金屬材料直接堆焊成型的零件組織致密,綜合力學(xué)性能較好。但成型過(guò)程溫度變化劇烈,多次重復(fù)加熱會(huì)影響層間應(yīng)力及冶金結(jié)合強(qiáng)度,使得多道堆焊過(guò)程應(yīng)力分析復(fù)雜,變形難以預(yù)測(cè)。本文建立了以GMAW弧為熱源,金屬焊絲作為填充材料的單道墻分析模型,得到了堆焊過(guò)程溫度場(chǎng)、應(yīng)力變形場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果,對(duì)成型過(guò)程影響因素進(jìn)行了分析和研究。通過(guò)有限元模擬得到了單道10層堆焊過(guò)程的溫度場(chǎng)和應(yīng)力變形場(chǎng)。由焊接件整體溫度云圖觀察焊接熔池形貌特征和堆焊過(guò)程中的熱量累積,分析不同部位熱循環(huán)曲線(xiàn),得到焊接過(guò)程的溫度梯度和變化速率。對(duì)焊接過(guò)程溫度場(chǎng)進(jìn)行了紅外熱成像儀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)際加工時(shí)的焊接熔池形貌、熱影響區(qū)及熱循環(huán)曲線(xiàn)與模擬時(shí)的基本吻合,證明了熱源模型和冷卻系數(shù)的正確校核。通過(guò)探究層間應(yīng)力的演化過(guò)程和變形規(guī)律,分析了堆焊過(guò)程中后層成型時(shí)對(duì)前層應(yīng)力的影響,得到了焊后殘余變形的主要部位和變形趨勢(shì);跀(shù)值模擬結(jié)果并結(jié)合堆焊實(shí)驗(yàn)對(duì)成型過(guò)程影響因素進(jìn)行了研究。隨堆焊速度減小,熔焊區(qū)縱向拉應(yīng)力越小,橫向拉應(yīng)力越大。焊接速度的減小可降低收弧處的殘余應(yīng)力,因此在收弧處可降低焊接速度。焊接過(guò)程中必須設(shè)置層間等待時(shí)間,否則會(huì)因溫度累積過(guò)高而成型較差,隨等待時(shí)間的延長(zhǎng)焊接變形有減小的趨勢(shì),等待時(shí)間對(duì)應(yīng)力的影響不大。交錯(cuò)式往返堆積路徑不僅大大降低了殘余應(yīng)力,還降低了焊縫區(qū)起弧和收弧處的變形,該路徑下成型效果較好。焊接變形受約束數(shù)量和約束位置的共同影響,合理布局約束可改善焊接成型質(zhì)量。
[Abstract]:This paper analyzes the influence factors of welding process temperature field and stress deformation field , and analyzes the influence factors of welding process temperature field and stress deformation field .

【學(xué)位授予單位】:新疆大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2017
【分類(lèi)號(hào)】:TG455

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào):1399047

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