铝及铝合金电子束焊接残余应力的实测与模拟

论文题目: 铝及铝合金电子束焊接残余应力的实测与模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 材料加工工程

作者: 郭桂芳

导师: 陈芙蓉

关键词: 电子束焊接,残余应力,有限元分析,纯铝,铝合金

文献来源: 内蒙古工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 电子束焊接具有显著的小孔效应,这一特点决定着电子束焊接过程和普通熔化焊不同,并对其焊接应力和变形产生重要影响。焊接残余应力的存在,会直接影响到结构件的承载能力,为了保证焊接结构的安全可靠,准确地预测焊接过程中的残余应力是十分重要的课题。本文针对应用越来越广泛的纯铝Al99.60,以及对其焊接质量、接头性能及生产率提出的新的要求,结合金相分析,探讨了电子束焊接对其强度、硬度、塑性等基本力学性能的影响规律。结果表明:经电子束焊接后,纯铝焊缝中心显微组织为细小强化的等轴晶;同时,电子束焊接使焊接接头产生焊后软化现象,使其强度有所降低,但塑性得到了提高,因而综合力学性能得到了一定程度的改善,但改善幅度较小。本文采用小孔法研究了纯铝99.60及6061铝合金板材的电子束焊接接头的残余应力分布,并应用ANSYS软件,对其焊接过程进行了有限元数值模拟。结果表明:焊接残余应力以纵向残余应力为主,纵向残余应力远大于横向残余应力,而厚度方向的残余应力也很小。在焊缝中心处,残余拉应力的峰值低于材料的屈服极限。焊接残余应力计算结果与试验测量结果基本吻合。因此本文的研究成果对科学研究及工程应用都具有重要意义。

论文目录:

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 课题的提出和研究意义

1.2 电子束焊接及其残余应力测试的研究现状

1.3 电子束焊接数值模拟技术的研究现状

1.4 课题主要研究内容

第二章纯铝AL99.60 电子束焊接接头显微组织和力学性能研究

2.1 前言

2.2 试验材料

2.3 试验方法及试验结果分析

2.4 小结

第三章纯铝AL99.60 及6061 铝合金电子束焊接残余应力小孔法实测

3.1 前言

3.2 残余应力的检测方法

3.3 试验过程与步骤

3.4 铝及铝合金电子束焊接残余应力测试结果与分析

3.5 小结

第四章电子束焊接对纯铝AL99.60及6061铝合金焊接接头残余应力的有限元分析

4.1 前言

4.2 焊接残余应力有限元计算的基本理论

4.3 ANSYS 有限元分析基本方法

4.4 纯铝AL99.60 电子束焊接过程有限元分析

4.5 纯铝AL99.60 电子束焊接温度场结果分析

4.6 纯铝AL99.60 电子束焊接应力场结果分析

4.7 6061 铝合金电子束焊接残余应力有限元数值分析

4.8 小结

第五章结论

参考文献

攻读硕士期间完成的主要成果

致谢

发布时间: 2007-03-07

参考文献

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铝及铝合金电子束焊接残余应力的实测与模拟

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