论文题目: 薄板焊接过程数值模拟与试验研究
论文类型: 硕士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 肖顺湖
导师: 陈家权
关键词: 焊接温度场,残余应力,有限元,特征值屈曲,虚拟仪器,焊接,热循环
文献来源: 广西大学
发表年度: 2005
论文摘要: 本文在详细综述国内外焊接过程数值模拟发展情况的基础上，阐述了进行焊接过程数值模拟的重要性，同时指出了目前存在的问题。在研究中，应用ANSYS有限元分析软件对薄板结构焊接温度场、应力和变形的演化过程、屈曲变形进行数值分析。通过薄板焊接热循环曲线、薄板焊接残余应力和变形的测试试验，验证模拟分析结果。 主要研究结果如下： 1．建立了薄板焊接过程数值模拟有限元模型。提出了基于焊缝单元形心坐标的焊缝单元排序方法，在焊接过程中，沿焊接方向逐次“激活”焊缝单元可以有效地模拟焊缝金属的填充过程。 2．采用三种不同的热源加载模式(高斯分布、双椭球分布，生死单元方法)进行薄板三维焊接温度场的数值计算。计算结果表明，生死单元方法热源模型是一种简单的热源加载模式，其计算效率优于其它两种加载方法。计算出的薄板焊接温度场具有准稳态特征。 3．提出了应用生死单元模拟熔化金属的方法，采用间接耦合法对焊接应力和变形的演化过程进行数值模拟分析。计算结果表明，残余应力具有对称分布的规律，纵向的残余应力在焊接变形中起主导作用，计算结果与实际的残余应力分布特征相吻合。垂直板平面的焊接变形可以采用抛物面
论文目录:
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 焊接过程数值模拟技术介绍
1.3 国内外焊接过程数值模拟的研究历史、现状及进展
1.3.1 焊接热源模型
1.3.2 焊接温度场数值模拟
1.3.3 焊接应力和变形数值模拟
1.3.4 焊接屈曲变形数值模拟
1.4 焊接数值模拟目前存在的问题
1.5 本文研究内容
第二章 薄板焊接有限元模型的建立和初始、边界条件的处理
2.1 前言
2.2 几何模型
2.3 有限元网格模型
2.3.1 单元选择
2.3.2 网格划分
2.3.3 焊板有限元网格模型
2.3.4 焊缝处单元排序及焊缝金属填充模拟
2.3.4.1 焊缝单元排序
2.3.4.2 焊缝金属填充模拟
2.4 材料物理性能参数
2.5 初始条件和边界条件的确立
2.5.1 初始条件
2.5.2 边界条件
2.6 本章小结
第三章 薄板焊接温度场分析
3.1 前言
3.2 焊接温度场有限元分析
3.2.1 有限元基本方程
3.2.2 有限元基本方程的解法
3.2.2.1 空间域的离散
3.2.2.2 时间域的离散
3.2.2.3 有限元方程的求解
3.3 焊接温度场分析流程图
3.4 焊接热源模型的选取
3.4.1 热源模型简介
3.4.1.1 高斯分布热源模型
3.4.1.2 双椭球热源模型
3.4.1.3 生死单元方法热源模型
3.4.2 焊接热源模型的处理
3.4.2.1 高斯分布热源模型
3.4.2.2 双椭球热源模型
3.4.2.3 生死单元方法热源模型
3.4.3 不同热源模型温度场计算及结果比较
3.4.4 热源模型选取
3.5 薄板焊接温度场分析结果
3.6 本章小节
第四章 薄板焊接应力和变形分析
4.1 前言
4.2 焊接热弹塑性有限元分析基本理论
4.2.1 应力应变关系
4.2.2 平衡方程
4.2.3 求解过程
4.3 薄板焊接应力和变形分析过程
4.3.1 薄板焊接应力和变形分析过程
4.3.2 焊接应力和变形分折流程图
4.4 薄板焊接应力和变形计算结果
4.4.1 薄板焊接应力计算结果
4.4.2 薄板焊接残余应力计算结果
4.4.3 薄板焊接最终变形计算结果
4.5 本章小结
第五章 薄板焊接特征屈曲变形分析
5.1 前言
5.2 薄板焊接屈曲变形机理
5.3 薄板焊接特征值屈曲分析
5.3.1 特征值屈曲分析基本理论
5.3.2 薄板焊接特征值屈曲分析模型
5.3.3 薄板焊接特征值屈曲分析方法
5.3.4 约束的影响
5.3.5 单元尺寸
5.3.6 不同长宽比焊接薄板屈曲特征值和相对应的屈曲模态对比
5.4 薄板焊接临界屈曲载荷
5.5 薄板焊接屈曲失稳判据
5.6 本章小结
第六章 薄板焊接过程试验研究
6.1 前言
6.2 焊接热循环曲线的测量
6.2.1 热电偶测温原理
6.2.2 焊接热循环测试系统
6.2.3 焊接规范及测点分布
6.2.4 焊接热循环测试步骤
6.2.5 测试结果及分析
6.3 焊接残余应力和变形的测量
6.3.1 焊接残余应力测量
6.3.1.1 小孔应力释放法测量残余应力的基本原理
6.3.1.2 试验仪器设备
6.3.1.3 焊接残余应力测点布置示意图
6.3.1.4 焊接残余应力测试步骤
6.3.1.5 焊接残余应力测试结果与分析
6.3.2 焊接变形测量结果与分析
6.4 本章小结
第七章 结论及展望
7.1 论文取得的成果
7.2 论文不足之处
7.3 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
发布时间: 2006-11-21
参考文献
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