真空铝钎焊过程温度场的有限元数值仿真

论文摘要

本文运用热分析理论和有限元分析方法,对机载雷达真空铝钎焊组件的温度场进行了深入研究。建立了真空铝钎焊炉温度场的非线性有限元模型,该模型综合考虑了辐射传热、材料热物性随温度变化等非线性因素的影响。在此基础上利用有限元软件ICEPAK和Fluent对卧式真空铝钎焊炉的温度场进行了模拟计算,并对炉温均匀性进行了验证。另外,本文还进行了焊接生产模拟件和平板缝阵天线薄壁零件在真空加热过程中温度场的数值仿真和实验测量,模拟结果与实验结果吻合较好。这为真空铝钎焊提供了一种良好的虚拟生产手段,也为机载雷达组件真空铝钎焊的工艺优化奠定了理论基础。最后,尝试利用Fluent和ABAQUS对天线薄壁零件的瞬态变形进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 机载雷达简介
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 真空铝钎焊技术概述
• 1.2.1 真空铝钎焊原理
• 1.2.2 真空铝钎焊设备
• 1.2.3 影响真空铝钎焊质量的关键参数
• 1.3 真空钎焊有限元分析的发展状况
• 1.3.1 有限元法的特点
• 1.3.2 有限元软件ICEPAK、ABAQUS 的简介
• 1.3.3 真空钎焊温度场有限元分析的发展状况
• 1.4 论文主要研究内容
• 第二章 热分析理论基础
• 2.1 温度场数学模型的建立
• 2.1.1 温度场概况
• 2.1.2 热传递的基本方式
• 2.1.3 初始条件和边界条件
• 2.1.4 温度场的泛函表达式
• 2.2 热应力的数学模型
• 2.2.1 热应力概述
• 2.2.2 热弹性理论基本方程
• 2.2.3 热应力的有限元方程
• 2.3 焊接残余应力与变形
• 2.3.1 焊接残余应力
• 2.3.2 焊接变形
• 2.4 小结
• 第三章 真空钎焊炉及其加热特性
• 3.1 真空铝钎焊炉物理模型
• 3.2 真空钎焊炉热特性
• 3.2.1 真空热处理加热特点
• 3.2.2 产生加热滞后的主要因素
• 3.2.3 真空热处理炉的升温特性
• 3.3 真空钎焊炉的数学模型建立
• 3.3.1 真空炉室的传热方式
• 3.3.2 真空炉室的温度数学模型
• 3.4 小结
• 第四章 真空钎焊炉温度场有限元模型建立
• 4.1 热辐射有限元 ICEPAK 的仿真
• 4.1.1 热辐射计算方程
• 4.1.2 ICEPAK 计算角系数的方法
• 4.2 真空铝钎焊炉加热有限元模型的建立
• 4.2.1 真空炉加热工况
• 4.2.2 材料热物理性质的特征值
• 4.2.3 相变潜热
• 4.2.4 真空炉加热室模型的简化和建立
• 4.3 炉温均匀性的分析
• 4.3.1 炉温均匀性简介
• 4.3.2 真空铝钎焊的加热循环参数设定
• 4.3.3 仿真与实验结果
• 4.4 小结
• 第五章 数值模拟分析与实测结果对比
• 5.1 工件的温度场仿真和验证实验
• 5.1.1 模拟工况
• 5.1.2 结果分析与对比
• 5.2 夹具材料的温度场仿真和实验
• 5.2.1 建立模型
• 5.2.2 仿真分析和试验结果
• 5.3 薄壁腔体的温度场仿真和实验
• 5.3.1 薄壁腔体模型的建立
• 5.3.2 温度场计算结果
• 5.4 薄壁腔体的变形仿真
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 学习期间发表的论文