DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析

发布时间：2017-04-07 06:56

  本文关键词：DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：DE-GMAW(double-electrode gas metal arc welding)焊接工艺是一种新型的高效电弧焊工艺，它以MAG焊为主体，以TIG焊枪作旁路，利用旁路电弧的分流作用，分走了通过焊丝的部分电流，在焊接总电流不变的前提下减小了作用于母材的电流，在保证了熔敷率的同时，减小了对母材的热输入，可以实现高熔敷率和高速焊接。本文针对该新型焊接工艺的特点，建立DE-GMAW焊接热过程的数值分析模型，为实现其工艺参数的优化奠定基础。 在熟练掌握SYSWELD软件的基础上，对该软件自身功能进行了改进和二次开发。提出了余高的简单处理办法；利用单元死活技术，通过不同的网格划分来考虑实际的填充金属焊接过程中焊接熔池由于电弧压力、熔滴冲击力等力的作用引起熔池表面发生的变形，使用平面高斯热源与均匀体积热源相结合的复合热源作用模式，建立了适用于DE-GMAW焊接工艺的有限元模型，并对该工艺下的温度场进行了数值模拟。结果表明：利用本文所建立的热源作用模式和余高处理办法计算出的DE-GMAW焊缝断面形状尺寸与实验结果吻合良好。 计算了通过焊丝的总电流相同时DE-GMAW／MIG焊接工艺温度场的分布情况以及焊缝断面熔合线形状。结果表明：DE-GMAW焊接时(旁路电流80A，，下同)焊缝的正面熔宽、熔深与实验结果吻合良好；而MIG焊接工艺时工件已经熔透，上表面的热影响区宽度也比DE-GMAW时的结果要大得多。利用所获得的温度场数据计算的应力、应变及变形的演变规律与实际情况吻合较好，但DE-GMAW焊时相应单元的平均应力、等效应变以及相应节点的最大变形量均要比MIG焊时的结果小。本文的研究在为DE-GMAW焊接工艺参数优化提供理论数据的同时进一步印证了该工艺的优越性。
【关键词】：DE-GMAW 热源作用模式 焊接温度场 有限元计算
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG444
【目录】：

• 目录3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 主要符号表8-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 选题意义9-10
• 1.2 高效焊接工艺研究现状10-13
• 1.3 弧焊热过程数值模拟的研究进展13-16
• 1.4 焊接应力场数值模拟的研究现状16-17
• 1.5 数值模拟软件的现状17-19
• 1.6 存在问题19
• 1.7 本文的主要研究内容19-21
• 第二章 DE-GMAW焊接过程的有限元模型21-30
• 2.1 DE-GMAW焊接热过程计算21-26
• 2.1.1 DE-GMAW焊接热过程控制方程及边界条件21-23
• 2.1.2 焊接热传导的有限元计算23-26
• 2.2 DE-GMAW焊接过程应力场计算26-29
• 2.2.1 应力应变关系26-28
• 2.2.2 DE-GMAW焊接过程应力场计算平衡方程28-29
• 2.2.3 焊接热弹塑性有限元求解过程29
• 2.3 本章小结29-30
• 第三章 SYSWELD软件介绍及功能扩展30-46
• 3.1 SYSWELD软件介绍30-35
• 3.2 SYSWELD软件的二次开发35-40
• 3.2.1 相应函数的二次开发35-38
• 3.2.2 工件材料热物性参数的修正38-40
• 3.3 本文对SYSWELD的功能扩展40-44
• 3.3.1 焊缝余高的处理40-42
• 3.3.2 网格划分42-43
• 3.3.3 热源的处理43-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第四章 温度场数值模拟结果46-57
• 4.1 工件材料、尺寸及物性参数46-48
• 4.2 MIG焊接数值计算结果与实验验证48-51
• 4.3 DE-GMAW焊接数值计算结果与实验验证51-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 DE-GMAW焊接应力应变计算57-64
• 5.1 相关机械性能参数57-59
• 5.2 应力、应变及变形计算结果59-63
• 5.2.1 单元29799的应力、应变及节点97的变形演变59-62
• 5.2.2 总体变形情况62-63
• 5.3 本章小结63-64
• 第六章 结论64-65
• 附录65-66
• 参考文献66-70
• 致谢70-71
• 攻读硕士学位期间撰写和发表的论文71-72
• 学位论文评阅及答辩情况表72

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 田全荣;刘金合;王世清;;基于生死单元的组合热源在GMAW焊接中的应用[J];热加工工艺;2012年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 霍玉双;基于力平衡条件下等离子弧焊小孔形状分析[D];山东大学;2010年

2 胡庆贤;穿孔等离子弧焊接温度场的有限元分析[D];山东大学;2007年

中国硕士学位论文全文数据库 前7条

1 张宗郁;预热焊丝MAG焊熔滴过渡行为研究[D];哈尔滨工业大学;2011年

2 李大森;高速脉冲GMAW焊接熔池动态行为的数值分析[D];青岛科技大学;2011年

3 孙岩;激光+GMAW复合热源焊接温度场和热变形的有限元分析[D];山东大学;2008年

4 王璐璐;铍激光热传导对接钎焊熔池动态行为的数值模拟[D];青岛科技大学;2010年

5 韩日宏;旁路耦合电弧焊热物理过程研究[D];兰州理工大学;2012年

6 赵博;水下湿法焊接温度场和应力变形的有限元分析[D];山东大学;2012年

7 余斯亮;铝/钢异种金属冷金属过渡技术温度场应力场数值模拟[D];兰州理工大学;2013年

  本文关键词：DE-GMAW焊接温度场与热变形的有限元分析，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：289833