基于电子束焊接匙孔流场行为的热源模型建立及验证

摘要

数值模拟焊接过程中，热源模型是否适当对瞬间焊接温度场以及应力变形的计算精度有很大影响。目前，电子束焊接热源模型大都是在假设的基础上建立。要提高模拟温度场、应力变形的精度，就得对电子束焊接物理机理有清晰的了解。电子束深融焊接具有匙孔效应，因此在本课题中是通过研究匙孔形成的物理过程来建立热源模型。
　　通过分析电子束焊接纵向深熔焊接物理过程，建立了电子束焊接纵向深融过程物理控制方程及边界条件，得出匙孔模拟数学模型。通过VOF算法，并结合温度场、流场迭代运算，对电子束焊接匙孔形成过程进行模拟。对匙孔稳定时温度场数据进行处理，拟合固液界面曲线。根据拟合曲线以及能量分布特点，通过数学积分的方法，建立电子束焊接热源模型。运用MARC二次开发的方式，编写程序段把建立热源模型的坐标系与软件中坐标系结合在一起。
　　利用拟合热源模型对TC4板进行电子束对接点焊的数值模拟，并根据模拟工艺参数进行试验验证。由模拟热循环曲线，可初步判断电子束焊接模拟的合理性。然后，根据焊接结构变形规律对平板上三条线厚度方向上模拟与试验的变形曲线进行比较分析，得出模拟与实验具有较好的一致性。从温度场与变形两方面的结果对此模型合理性进行验证，证明得到的拟合热源模型是可信的。

目录

基于电子束焊接匙孔流场行为的热源模型建立及验证

ESTABLISHMENT AND VERIFICATION OFHEAT SOURCE MODEL BASED ON THE FLUIDBEHAVIOR OF KEYHOLE OF ELECTRONBEAM WELDING

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 真空电子束焊接

1.3 电子束深熔焊匙孔行为数值模拟的研究现状

1.4 高能束焊接数值模拟研究现状

1.5 主要研究内容

第2章 数值模拟方法与验证试验

2.1 数值模拟方法

2.2 验证试验

2.3 分析测试设备及方法

第3章 热源模型的建立

3.1 匙孔形态数值模拟

3.2 温度场数据获取及处理

3.3 热源模型的推导

3.4 本章小结

第4章 点焊模拟及工艺验证

4.1 有限源模型的建立

4.2 初始条件和边界条件

4.3 钛合金材料的物性参数

4.4 热机耦合

4.5 点焊数值模拟结果与实验验证

4.6 本章小结

结 论

参考文献

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致谢