一、热沉影响钛合金薄板焊接残余应力的试验分析（论文文献综述）
周吉发[1]（2020）在《TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究》文中研究表明随着空间技术的不断发展,大型航天器的建设与飞行器的长期运行维护提出了空间焊接的需求,太空焊接受到了能量供应的限制,需要在较低的能量输入条件下获得较大熔深。电子束焊接方法具有能量利用率高等优点,并且具有良好的空间适用性,同时脉冲作用能够有效的增加熔深。为此,本文以空间结构常用的TC2钛合金材料作为研究对象,开展2mm厚的TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接的数值模拟研究。通过对TC2钛合金薄板进行连续和脉冲电子束平板对接试验发现,当连续电子束和脉冲电子束平均功率相同时,不同焊接参数下钛合金薄板均能熔透。连续电子束焊接的焊缝成形良好,焊缝表面具有光滑、排列规则、致密的鱼鳞纹,焊缝截面形貌为漏斗形。在脉冲电子束作用下,焊缝表面宽度降低,截面形貌由钉子形向楔形转变,并且焊缝表面出现下凹,背面焊接飞溅增加,连续性变差。进一步采用计算流体力学数值模拟的方法研究脉冲电子束焊接参数对焊缝成形的影响机理。在脉冲电子束焊接时,由于脉冲峰值的能量密度高于连续焊接,金属蒸汽反作用力增强,使得熔池表面形成下凹的小孔,流体向周围排开,小孔底部液体向下流动,大量的能量带到熔池底部,从而使得焊缝表面宽度减小。对于连续电子束焊接,金属蒸汽反作用力相对较弱,熔池中的液态金属在表面张力梯度作用下熔池边缘流动,使得焊缝表面宽度增大,深宽比减小。连续电子束焊接中焊缝上表面宽度为2.3mm,而频率为100Hz的脉冲电子束焊接焊缝上表面宽度为2.1mm,当脉冲频率增加到500Hz时,焊缝上表面宽度进一步减小至1.3mm。对TC2钛合金连续/脉冲电子束焊接温度场进行数值仿真,计算结果显示,与连续电子束焊接相比,脉冲电子束焊接热循环曲线呈锯齿状,熔池温度呈波动性的上升和下降,频率为100Hz、300Hz和500Hz的脉冲电子束焊接的峰值温度分别达到4274K、4254K和4369K;而连续电子束焊接下的峰值温度仅有3509K。连续电子束焊接时,焊缝纵向方向的纵向残余应力表现为拉应力,并且在焊缝中部应力,应力水平稳定,出现幅值较高的稳定区,其应力幅值接近材料的屈服强度,达到517.3MPa,而横向残余应力,焊缝中部表现为拉应力,焊缝两端表现为压应力,并且压应力值远高于拉应力值,压应力值可以达到509.1MPa,而拉应力值仅有122.8MPa。在垂直焊缝方向上,纵向残余应力在焊缝和热影响区为拉应力,母材区域为压应力。脉冲电子束焊接接头的残余应力的分布趋势与连续电子束焊接相同,但是由于脉冲作用使焊缝和热影响区的宽度减小,残余拉应力分布区域减小,在焊缝和热影响区的纵向残余拉应力的平均值减小,连续电子束焊接中,焊缝区内的平均残余拉应力值为485.7MPa,而在相同的区域内,频率100Hz、300Hz和500Hz的平均残余拉应力分别为451.9MPa、348.9MPa和328.6MPa。不同焊接参数的横向应力幅值有较大变化,焊缝中部的横向残余拉应力在频率为500Hz时为129MPa,而300Hz时仅为83MPa,降低了35.7%。
孙凯祥[2]（2020）在《深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究》文中进行了进一步梳理随着海洋资源的不断开发,载人深潜器得到越来越多的关注。钛合金因其密度低、比强度高和良好的腐蚀性等优异性能,使其成为深海耐压球壳载人潜水器的首选材料。耐压球壳一般是由两个半球壳焊接而成,有着较长的赤道焊缝,焊缝附近一般会有较高残余应力,其对耐压球壳的安全性是否存在不利影响,这是目前急需进行研究的问题之一。载人深潜器耐压球壳一般较厚,制造成本比较高,且赤道焊缝也属于对接焊。其次,由于内壳的焊接残余应力较难进行试验测试。因此,本文对Ti80对接焊厚板进行残余应力计算,并采用X射线无损检测方法进行残余应力试验研究。在数值模拟和试验结果相一致的基础上,开展了Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的数值模拟研究,并研究了窄间隙工艺方法以及外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的影响。本文主要的研究工作及结论如下:（1）基于无损检测试验方法对Ti80对接焊厚板表面进行了残余应力测试研究,试验结果表明:Ti80对接焊厚板表面横向焊接残余应力呈不对称双峰拉应力分布,拉应力峰值较高,最大值出现在焊趾附近;焊趾路径上的纵向焊接残余拉应力均较大;（2）Ti80对接焊厚板经过线切割后得到拉伸试验试件,采用无损检测试验方法对其进行残余应力研究,试验结果表明:切割后的拉伸试件表面横向焊接残余拉应力呈不明显的不对称双峰分布,其不对称双峰峰值相比较对接焊厚板残余应力双峰峰值有不同程度的降低,最大降幅达到59%;同时双峰的位置分别向焊缝中心线有所靠近;（3）基于热弹塑性基本理论,采用ANSYS的APDL二次开发程序,对Ti80对接焊厚板焊接残余应力进行数值模拟分析,结果表明:厚板表面横向焊接残余应力呈不对称双峰分布;焊趾处和Y轴上沿焊缝纵向焊接残余应力都表现为较高的残余拉应力,且Y轴上残余应力值高于焊趾处。将数值模拟结果与试验结果进行对比研究,结果显示:残余应力数值模拟结果和无损检测试验结果较为一致,验证了本文残余应力数值模拟方法的可靠性;（4）研究不同焊接工艺及拉伸载荷对Ti80对接焊厚板表面焊接残余应力的影响,计算结果显示:采用窄间隙焊接工艺方法后,对接焊厚板表面焊接残余应力得到了下降,即获得了更小的表面焊接残余应力;焊接速度对厚板表面残余拉应力影响不大,随焊接速度的增大横向残余应力略有增大;拉伸载荷对Ti80对接焊厚板残余应力有释放作用,拉伸载荷越大对接焊厚板表面横向残余拉应力释放也就越多。对比研究了Ti80对接焊厚板与同等屈服强度高强度钢对接焊厚板表面残余应力,结果发现它们的残余应力分布趋势和最大值变化不大;（5）基于热弹塑性基本理论,对Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行了有限元数值模拟研究,通过与文献试验结果对比研究,验证了该方法的合理性;然后对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行计算研究,计算结果显示:Ti80耐压球壳内外壳垂直焊缝路径上,焊缝附近纵向残余应力均为拉应力,并且内壳大于外壳;内壳焊缝附近横向残余应力为拉应力;沿焊缝路径上的内壳横向和纵向残余应力均为拉应力,且纵向残余拉应力较大。采用窄间隙工艺方法之后,Ti80耐压球壳赤道焊缝附近的残余拉应力明显降低;外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力几乎没有影响。
韩苗苗[3]（2020）在《随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究》文中提出近年来,铝/钢一体化结构越来越多地应用于汽车、航天航空和轮船的制造中,以获得高强度的轻质结构,从而进一步减少燃料消耗和空气污染。但铝/钢异种金属薄板焊接时通常伴随着较大的残余应力和变形,影响了结构的制造精度和使用性能。为了控制铝/钢薄板焊接应力和变形,本文提出了随焊氩气激冷技术,利用试验与模拟相结合的方式,对随焊氩气激冷技术控制铝/钢薄板焊接变形和应力展开研究。自制随焊氩气激冷装置,搭建焊接试验平台,进行铝/钢薄板常规TIG焊接和随焊激冷焊接试验,从试验上验证了随焊激冷技术可以有效地降低铝/钢薄板焊后变形和残余应力。利用热电偶采集焊接过程中温度热循环曲线,采用应力应变仪测量铝/钢焊后试板残余应力,利用三坐标测量仪对焊后试板变形进行测量,为验证数值模拟的准确性做准备。利用ANSYS数值模拟软件,根据实际焊接接头建立几何模型,同时建立了热源和冷源模型,采用间接耦合方法对铝/钢薄板焊接温度场和应力场进行数值模拟,结合试验结果验证了模型的准确性。对比分析常规焊接和随焊激冷焊接温度场和应力场的分布情况,阐述随焊激冷技术控制焊接变形和应力的机理。利用所建立的有限元模型,研究了不同冷却参数对铝/钢焊接应力应变的影响。结果表明:在不影响焊接质量的前提下,冷却距离越小,控制效果越好;冷却强度的增大有利于减小焊接变形和残余应力;冷源冷却直径为8 mm,冷源距离为10 mm时,控制效果较好。相较于常规焊接,随焊氩气激冷焊后试板纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小了42.1%和74.4%,横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低了11.3%和14.4%,铝板和钢板外边缘的变形量分别降低了67.9%和69.5%。进行铝/钢薄板常规焊接和随焊氩气激冷焊接试验,对比分析了不同焊接工艺下铝/钢焊接接头的宏观形貌、微观组织和力学性能。结果表明,随焊氩气激冷焊接时,铝/钢焊接接头宏观形貌、微观组织和力学性能与常规焊接接头无明显差异。在一定条件下,随焊激冷技术可使铝/钢焊接接头金属间化合物厚度减小,实现了在不影响焊接接头力学性能的前提下,控制了铝/钢薄板焊接变形和应力的目的。
陈梅峰,郭玉龙,周广涛,刘方,李华晨[4]（2019）在《TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟》文中提出建立了TC4钛合金薄板激光焊接模型,采用有限元方法分析了板宽对焊接残余应力及失稳变形的影响。结果表明:最高纵向残余拉应力出现在焊缝中心两侧的热影响区;随着板度增大,平均残余压应力和临界失稳力降低;沿着焊接方向的钛合金薄板失稳变形程度随板宽的增加而减小,而垂直于焊接方向的失稳变形程度随板宽的增加而增大;当板宽为120mm时,其失稳变形程度呈马鞍形分布,当板宽为320mm时,马鞍形变形分布特征消失;钛合金薄板失稳变形的z向位移试验值与模拟结果的相对误差为8%,证明模拟结果较准确。
沈佳佳[5]（2018）在《基于冷热源一体加载控制失稳变形的焊接工艺技术研究》文中研究说明焊接残余应力与变形一直伴随着焊接过程,既是形成各种焊接缺陷的重要因素,又是造成焊接热应变脆化的根源,直接影响焊接结构的制造质量和使用性能,严重时会导致焊接构件失效甚至报废。因此,探明焊接应力变形的形成机理、作用与影响,掌握控制和调整焊接应力与变形的方法,对于提高焊接结构的制造质量和服役性能具有重要的意义。论文以AH36高强钢薄板为研究对象,基于热弹塑性有限元理论,采用数值模拟的方法对普通对接焊以及在焊枪后施加辅助冷源实现“冷热源一体加载”控制失稳变形的两种焊接情况进行机理研究及对比分析。为改善优化当前的焊接加工工艺,实现船舶结构轻量化的精度制造提供理论依据。主要研究内容如下:（1）基于热弹塑性有限元法,针对AH36高强钢平板对接焊进行数值模拟研究,获得平板对接试件温度场和残余应力应变场的变化规律。研究表明:所采用的体生热率热源和焊缝“生死”单元的处理可准确的对薄板对接焊进行数值计算。同时可知,横向和纵向残余应力是引起薄板焊接失稳变形的主要驱动力。（2）对焊后施加随焊枪同步移动的不同宽度方向尺寸冷源对焊接变形及残余应力的影响进行了数值模拟研究,并与常规焊接作对比分析。在焊枪后施加一个跟随焊枪同步运动的冷源,其作用部位金属的极冷收缩产生强烈的拉伸作用,使得焊缝及近焊缝区金属升温过程产生的纵向压缩塑性应变减小,冷却过程中产生的纵向拉伸塑性应变增大,焊缝与近焊缝区域的不协调应变减小,纵向残余应力降低。研究表明:受冷源影响,横向应力、纵向应力以及等效应力在高应力区域宽度和应力峰值方面表现为减弱趋势。尤其是当冷源宽度大于焊缝宽度时,板中心纵向残余应力由普通焊接的381MPa,减少至350MPa,横向残余应力由普通焊接的330MPa,减少至15MPa,且整体变形量最小,由普通焊接变形量的4.2mm减小至2.1mm。由此可见冷源宽度方向尺寸较焊缝宽窄关系的研究为干冰出口喷嘴形状的设计提供理论指导。（3）在冷源强度一定及上述研究优化出最佳的冷源宽度情况下,对焊后施加随焊枪同步移动的冷源与热源之间不同距离L对焊接变形及残余应力的影响进行了数值模拟研究及对比分析。研究表明:焊接残余应力与变形的控制能力与冷、热源之间的距离L关系密切。当L较小时,焊接变形控制能力较强,当L较大时,焊接变形控制能力较弱,甚至无影响。由此可见,冷、热源之间的距离是低应力无变形焊接技术的重要工艺参数,对控制焊接失稳变形起着至关重要的作用。
郑斌[6]（2018）在《火箭贮箱超大薄壁结构焊接变形预测与机理研究》文中研究指明燃料贮箱是火箭箭体的重要组成部分,焊接工艺是其零部件连接的主要技术手段。贮箱焊后几何精度直接影响火箭制造质量及其服役性能。新一代大型火箭贮箱由于尺寸的增大,造成结构刚度显着下降,焊接夹具松开后结构翘曲变形更加明显,严重影响制造精度。贮箱薄壁结构刚度的下降加剧几何非线性影响,同时热力耦合作用下材料力学参数非均匀变化,这两方面因素造成超大薄壁结构焊接变形难以精确预测;焊接过程涉及材料、工艺与微观组织等众多参数,结构内部温度及应力场演化过程难以准确描述,导致焊接变形的有效控制存在困难。因此,研究超大薄壁结构焊接变形精确预测方法,揭示焊接变形产生机理并进行变形控制具有十分重要的意义。针对贮箱薄壁结构焊接过程,提出一种超大薄壁结构焊接变形精确预测方法,相对于固有应变法,提高焊接变形预测精度。以搅拌摩擦焊接工艺为对象,建立夹具卸载前焊接应力理论模型,研究焊缝区域的应力梯度演化特性,揭示薄壁结构焊接变形形成机理。基于焊接应力理论模型,建立非均匀应力下超大薄壁结构焊接失稳理论模型,提高焊接失稳临界载荷预测精度。最后,运用提出的超大薄壁结构焊接变形预测方法,进行火箭贮箱整体结构焊接变形预测,采用优选的焊接工艺参数,提高贮箱焊后几何精度。主要研究工作如下:（1）超大薄壁结构非线性焊接变形精确预测方法根据结构刚度划分焊缝区域以考虑焊接“边缘效应”,同时引入非焊接区的弹性约束,采用有限变形理论对薄壁结构局部焊缝区域的焊接过程进行数值计算,依据焊缝区域三维应力分布特征,将应力张量映射到整体结构,综合考虑焊接塑性变形引起的材料弹性模量变化,提出超大薄壁结构局部到整体的三维应力映射方法。以搅拌摩擦焊接为对象,研究薄壁结构焊接变形特性,并实验验证了其精确性。与固有应变法比较,该方法可以提高超大型薄壁结构焊接变形预测精度。（2）搅拌摩擦焊接作用下薄壁结构焊接变形机理研究针对搅拌摩擦焊接工艺,推导焊接过程轴对称分布的温度场函数,根据焊缝区域内结构平衡条件和屈服准则,求解焊接过程中的周向和径向应力,考虑冷却过程的收缩作用,建立夹具卸载前结构内部焊接应力理论模型,预测结果能够有效反映焊接应力“M”型分布特征。从理论上分析工艺参数对焊接应力演化规律的影响,研究不同工艺参数下薄壁结构厚度方向上的焊接应力梯度分布,建立其与搅拌摩擦焊接变形之间的关联关系,揭示薄壁结构焊接变形的产生机理。（3）非均匀焊接应力下结构失稳临界条件理论模型基于卸载前焊接应力理论模型,定量研究了应力分布规律,考虑焊接应力非均匀分布特点,采用能量法建立大型薄壁结构焊接失稳临界条件理论模型,以切比雪夫多项式构建不同边界条件下结构失稳的挠度函数,求解薄壁结构直焊缝和环焊缝焊接失稳临界载荷。研究不同几何尺寸和工艺参数下薄壁结构焊接失稳临界条件的变化规律,为焊接工艺参数优化和超大薄壁结构焊接失稳变形控制提供指导。（4）火箭贮箱整体焊接变形预测与分析针对火箭贮箱的三种典型焊缝结构,建立其整体结构的焊接变形计算流程,基于提出的三维应力映射方法进行贮箱整体的焊接变形预测,并与现场制造过程实测数据进行对比,验证了新方法预测焊接变形的有效性。根据贮箱结构焊接变形机理和失稳临界条件的分析,优选结构焊接工艺参数,进行贮箱整体焊接变形预测与分析,为合理选取焊接工艺参数,减小贮箱超大薄壁结构焊接变形奠定了基础。
黄爱国[7]（2017）在《钛合金薄板低阈值背反射激光焊接数值分析与特性的研究》文中认为针对钛合金薄板背反射激光焊接现有研究存在的问题,本文以1.5mm厚TC4钛合金薄板为对象,围绕“钛合金薄板低阈值背反射激光焊接数值分析与特性”这一主题,开展相关理论及应用基础研究。研究中,通过对背反射激光焊接过程温度场和应力场数值模拟与分析的研究,阐明背反射激光焊接过程温度场和应力场的变化及其分布规律,进而为揭示背反射激光焊接成形机理奠定理论基础;同时,通过钛合金薄板背反射激光焊接成形工艺特性和组织性能特性的研究,验证这一高效低阈值激光焊接新方法对厚度相对于现有研究增大了约1倍的较厚薄板的适应性,从而为进一步拓展其应用提供技术支撑和应用基础。研究过程中采用“理论分析与实验研究相结合、数值模拟和试验优化并重”的研究方法,所开展的研究工作和取得的主要成果如下。（1）钛合金薄板背反射激光焊接过程的温度场数值模拟与分析的研究。以经实验验证的0.8mm厚钛合金薄板背反射激光焊接过程的“双热源”温度场模型为基础,通过设定1.5mm的板厚、1400W的功率和850mm/min的扫描速度建立新的温度场模型,对1.5mm厚钛合金薄板背反射激光焊接过程的温度场进行了数值模拟与分析。研究表明:此模型能够较好地模拟背反射激光焊接成形过程中的温度场分布情况,薄板正面和背面均在很短时间内形成了类似“泪滴状”的稳定温度场,热源前端等温线密集、温度梯度大,后端等温线相对稀疏、温度梯度相对较小。熔池逐渐从V形过渡到X形的温度场时程变化,较好地描述了背反射激光焊接过程中所形成的背面辅助能场对工件背面进行二次加热的物理过程;同时,随着功率的增大或者扫描速度的降低,熔池熔宽和熔深逐渐增大,温度梯度与功率呈正比,与速度呈反比规律。（2）钛合金薄板背反射激光焊接过程应力场的数值模拟与分析研究。以温度场为基础,采用间接耦合法对钛合金薄板背反射激光焊接过程的应力场进行了数值模拟与分析。研究表明:钛合金薄板背反射激光焊接过程中,随着焊接时间的延长其热应力随之增大;而在其冷却过程中,钛合金薄板的应力值分布在两端位置处最大,表现出比较明显的边界效应。同时,常规激光焊即无反射垫板状态下,焊缝横切面上表面残余应力整体大于下表面且残余应力分布区域较宽;而背反射激光焊的焊缝横切面上表面与下表面的残余应力曲线重合度较高,上下表面残余应力分布也基本相当。此外,不同线能量下,背反射激光焊接钛合金薄板的纵向残余应力变化很小,这表明线能量对其焊接残余应力影响的敏感度较低。（3）钛合金薄板背反射激光焊接成形工艺特性研究。以接头焊缝的背宽比、堆高和变形角这三个指标对成形性进行定性和定量的表征,进而探究激光工艺参数对背反射低阈值激光焊接接头成形性的影响及其规律。研究表明:在本文实验条件下,焊接正背面均呈现亮蓝色或金黄色,焊接宏观形貌较好,焊缝形貌均呈现典型的X形焊缝;激光工艺参数对背宽比的影响次序为:焊接速度>离焦量>激光功率,实现焊缝最优背宽比数据下的激光工艺参数为功率1400W,扫描速度800mm/min,离焦量为1mm;激光工艺参数对焊缝的堆高的影响次序为:焊接速度>激光功率>离焦量,实现焊缝最小堆高数据下的激光工艺参数为功率1400W,扫描速度900mm/min,离焦量为0;激光工艺参数对焊缝的变形角的影响次序为:激光功率>离焦量>焊接速度,实现焊缝最小变形数据下的激光工艺参数为功率1400W,扫描速度1000mm/min,离焦量为-1mm。（4）钛合金薄板背反射激光焊接接头组织和性能特性研究。以本文实验条件下优化工艺参数所获得的钛合金薄板背反射激光焊接接头为研究对象,较为系统地研究了焊接接头的横切面宏观形貌、焊缝区和热影响区的微观组织、硬度沿焊缝横切面的分布情况和拉伸强度及其断口形貌,并与相同激光工艺参数下常规激光焊接同种钛合金薄板试样进行对比。研究表明:相对于常规激光焊接,采用背反射激光焊接钛合金薄板所获得的焊缝呈现较为标准的“X形”,且正背面焊缝均较为平整;而且,背反射激光焊接焊缝中心区域晶粒略大,热影响区中的过热区和部分相变区要小,而正火区则要大。两种焊接方式测得硬度分布均呈现出相似分布规律,但背反射焊缝区硬度低于常规激光焊,而其他区域则略高于常规激光焊,母材基本保持一致;两种焊接方法下拉伸试件断裂位置均处于近焊缝基体处,断口均呈现出典型的韧窝特征即均属于塑性断裂。
谢浩[8]（2017）在《随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究》文中进行了进一步梳理铝合金结构因其密度小、强度高,在船舶制造领域有着广泛的应用,但薄壁铝合金船体在焊接时,通常伴随着较大的残余应力与变形。随焊激冷焊接方法可以有效地控制焊接应力与变形,但冷却介质的高效性却仍需进一步进行研究。本文基于随焊激冷控制焊接应力与变形技术,提出随焊干冰激冷焊接方法,利用米粒状干冰颗粒作为冷却介质,采用数值模拟与试验相结合的方式,展开焊接应力与变形调控研究。首先,本文对喷射干冰产生的冷却效果进行了测量,基于有限元分析软件MSC.Marc,对随焊激冷进行了数值模拟,分析了不同尺寸大小的矩形冷源对随焊干冰激冷控制焊接应力与变形的影响,得到最优冷源区域大小,并为干冰喷嘴的设计提供理论指导依据。结果表明,当冷源的宽度为40mm时,达到最优冷却效果所需长度最小;在一定范围内,冷源长度越长,随焊激冷效果越佳。然后,本文对喷嘴的设计进行讨论,并对利用所设计喷嘴喷射干冰形成的冷源温度场进行了测量,提出干冰激冷的冷源温度场模型,基于该温度场模型,进行了随焊干冰激冷数值仿真模拟,对不同冷却距离下的随焊干冰激冷进行了讨论。结果表明,在一定的范围内,随着冷却距离的减小,随焊干冰激冷效果越佳。最后,针对随焊干冰激冷焊接方法,阐明了其控制焊接残余应力与变形的机理,并进行了相关焊接试验。通过温度场测量试验发现,实际温度与有限元模拟温度场的最高温度误差不超过50℃,有限元分析合理;通过应力与变形测量试验发现,当冷却距离为40mm时,随焊干冰激冷试件的焊接残余变形相比常规焊接最大减小大约67.2%,最大纵向残余应力减小大约47.7%,最大压应力减小大约41.3%,该方法可行;通过金相组织分析发现,在一定的条件下,随焊干冰激冷对焊接接头的焊缝区域的微观组织有一定的细化作用,但整体上基本没有太大影响,该方法可靠。此外,随焊干冰激冷技术不仅可以实现焊接应力与变形的控制,还可以在焊缝表面产生一定的清洁效果。
齐佳宁[9]（2017）在《急冷工艺对镍基合金焊接热裂纹影响的数值模拟研究》文中研究指明镍基合金焊接接头热裂纹问题一直是一个研究热点,其机理为:在凝固临近完成阶段,低熔点共晶物形成的液态薄膜存在于已凝固的晶粒边界或枝晶间,因无法承受焊接过程中的拉伸应变而在晶界处开裂,从而形成结晶裂纹或液化裂纹。此外,在某一低于镍基合金熔点的温度区间内,焊接接头金属延性较低,在焊接过程中拉应力的作用下开裂,从而形成高温失延裂纹。目前对于镍基合金焊接热裂纹冶金机理方面的研究很多,但对于如何控制焊接过程应力来减少热裂纹的研究还很少。课题组考虑到正常焊接情况下焊接过程中的应力很难控制,故采用急冷工艺来调控焊接过程瞬时应力从而降低镍基合金焊接热裂纹敏感性。本文利用有限元分析方法,对镍基合金随焊急冷的冷却位置、冷却强度、冷源与热源之间的距离以及冷源半径对焊接过程瞬时应力的影响进行了研究。研究结果表明,当冷源放置在热源后侧时,焊接接头的瞬时应力下降最多。当冷却强度从4000W/m2·K增大到15000 W/m2·K时,瞬时应力随之降低,但继续增大冷却强度对于应力降低并没有更好的效果。此外,在本文设定条件下,将冷源与热源之间的距离设置为15mm最有利于降低瞬时应力从而得到降低热裂纹敏感性的效果。对于冷源半径的影响,在一定范围内瞬时应力随着其增大而降低。另一方面,为了探究在有交互作用的情况下多因素共同作用对焊接过程应力及镍基合金焊接热裂纹敏感性的影响情况,对冷却强度、冷源与热源之间的距离和冷源半径进行了三因素三水平的正交试验数值模拟分析,并由此确定正交试验设计中最优方案为冷却强度为8000 W/m2·K,冷源与热源之间距离为15mm,冷源半径为8mm。在此基础上进行追加试验得出最佳急冷方案为冷却强度为15000W/m2·K,冷源与热源之间距离为15mm,冷源半径为12mm,此时焊接过程应力降低58%。经过上述的研究可以得出,通过设计合理的随焊急冷方案可以降低焊接过程中的应力,得到降低镍基合金焊接热裂纹敏感性的效果。
郭玉泉[10]（2014）在《核主泵屏蔽套用薄板激光焊接变形预测及调控》文中提出第三代核电站（AP1000）反应堆冷却剂泵（核主泵）采用了屏蔽式电机,而屏蔽式电机中屏蔽套的制造质量是保证核主泵安全可靠运行的重要基础。屏蔽套主要由哈氏合金（Hastelloy C-276）薄板经过剪裁和焊接工艺制造而成。由于定子屏蔽套壁厚在0.3～0.5mmin之间,长度达3000mm以上,直径为565mm,而且其直径偏差仅为±0.076mm,使役寿命更长达60年,因此屏蔽套的制造工艺精度要求非常高。本文针对屏蔽套成形制造高精度和长寿命的设计要求,采用脉冲激光焊接技术,以数值模拟为主要研究手段,分析了Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接应力应变及变形分布规律,提出了等效热载荷的计算方法及焊接应力变形的调控策略,揭示了调控参数与屏蔽套尺寸精度的映射关系,为核主泵屏蔽套的自主化制造提供理论基础和工程指导。主要研究内容及结论如下：（1）建立了Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接热力过程的有限元模型,模型中考虑了材料随温度变化的热物理和力学性能以及脉冲激光能量间歇加载方式。分析了脉冲激光焊接温度场、瞬态及残余应力应变和变形场的分布特点。通过焊接实验及相关检测设备,测量了温度场和残余变形,两者吻合较好,验证了模拟结果的准确性。（2）通过横向塑性应变的演变历程,分析了横向收缩变形的产生机制,发现了压缩塑性应变是横向收缩变形的直接原因,提出了考虑横向挠曲变形的表征方法,并获得了工件尺寸对横向收缩变形的影响规律。以纵向残余应力分布特征为基础,提出了一种利用纵向残余应力沿横截面分布的函数关系并考虑夹具拘束来确定等效热载荷的计算方法,并采用弹性屈曲分析,实现了对超薄大长径比屏蔽套焊后结构稳定性的判断。（3）采用位移约束假设代替夹具刚性固定拘束的方法,分析了拘束距离对焊接瞬态及残余应力应变和变形的影响规律。随着拘束距离的减小,纵向残余压应力和横向残余拉应力的峰值都呈减小趋势,而纵向残余拉应力的峰值则呈增大趋势；焊接纵向和横向挠曲变形及横向收缩变形都表现为减小的趋势,特别是横向收缩变形的减小幅度非常明显；采用减小拘束距离的方法,能够实现屏蔽套周长尺寸精度的有效控制。（4）针对夹具刚性固定拘束对纵向残余拉应力调控效果的不足,提出了基于一定拘束条件下采用动态温差拉伸对纵向残余应力与失稳变形进行调控的方法。研究了热沉参数对焊接温度场、瞬态及残余应力和变形场的影响规律。随着激冷位置靠近热源或激冷强度增加,纵向残余应力和挠曲变形呈显着减小趋势,而横向收缩变形却呈增大趋势。通过优选方法确定调控参数,能为核主泵屏蔽套高精度低应力焊接制造提供生产指导。
二、热沉影响钛合金薄板焊接残余应力的试验分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热沉影响钛合金薄板焊接残余应力的试验分析（论文提纲范文）
（1）TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 空间焊接的研究现状 |
| 1.3 脉冲作用改善焊缝的研究现状 |
| 1.3.1 脉冲作用对接头气孔的影响 |
| 1.3.2 脉冲作用对接头组织的影响 |
| 1.3.3 脉冲作用对焊缝成形的影响 |
| 1.4 脉冲电子束的研究进展 |
| 1.5 数值模拟的研究现状 |
| 1.5.1 电子束焊接热源模型的研究现状 |
| 1.5.2 基于流场仿真的焊缝成形研究现状 |
| 1.6 本文的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料、设备与方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.1.1 材料的成分与组织 |
| 2.1.2 材料的热物性参数 |
| 2.2 试验设备与试验过程 |
| 2.2.1 试验设备 |
| 2.2.2 试验过程 |
| 2.3 分析测试设备与方法 |
| 2.3.1 分析试样的制备 |
| 2.3.2 分析测试设备 |
| 2.4 数值分析方法 |
| 第3章 TC2钛合金薄板电子束焊接数值模型建立 |
| 3.1 TC2钛合金薄板电子束焊接熔池流动数值模型 |
| 3.1.1 电子束焊接物理过程分析 |
| 3.1.2 流场计算中的模型假设 |
| 3.1.3 流场计算中的控制方程 |
| 3.1.4 几何模型的建立和网格划分 |
| 3.1.5 初始条件 |
| 3.1.6 边界条件 |
| 3.1.7 电子束动态耦合热源模型的建立与校核 |
| 3.2 TC2钛合金薄板电子束焊接结构应力数值模型 |
| 3.2.1 几何模型和网格划分 |
| 3.2.2 初始条件和边界条件 |
| 3.2.3 电子束焊接热源的建立和校核 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 TC2钛合金薄板连续和脉冲电子束焊缝成形 |
| 4.1 电子束焊接参数对焊缝成形的影响 |
| 4.1.1 脉冲频率对焊缝成形的影响 |
| 4.1.2 占空比对焊缝成形的影响 |
| 4.1.3 脉冲焊接参数对接头气孔的影响 |
| 4.2 电子束焊接熔池流动行为分析 |
| 4.2.1 连续电子束下匙孔行为分析 |
| 4.2.2 脉冲电子束下匙孔行为分析 |
| 4.3 不同焊接参数熔池流动行为 |
| 4.3.1 连续电子束焊接的熔池流动行为 |
| 4.3.2 脉冲电子束焊接的熔池流动行为 |
| 4.4 连续和脉冲电子束焊接流场计算的焊缝形貌 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 TC2钛合金电子束焊接接头温度场和应力场 |
| 5.1 接头温度场分析 |
| 5.1.1 脉冲频率对接头温度场的影响 |
| 5.1.2 占空比对接头温度场的影响 |
| 5.2 接头残余应力分析 |
| 5.2.1 连续电子束焊接接头的残余应力 |
| 5.2.2 脉冲频率对接头残余应力的影响 |
| 5.2.3 占空比对接头残余应力的影响 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（2）深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钛合金焊接接头数值模拟 |
| 1.2.2 钛合金焊接接头试验研究 |
| 1.2.3 钛合金耐压球壳焊接残余应力研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 焊接残余应力数值模拟相关理论 |
| 2.1 焊接数值模拟分析概述 |
| 2.1.1 焊接数值模拟分析方法 |
| 2.1.2 焊接数值模拟的特点 |
| 2.1.3 焊接过程数值模拟分析模型的简化 |
| 2.2 焊接温度场数值模拟 |
| 2.2.1 焊接热源模型 |
| 2.2.2 焊接传热的基本定律 |
| 2.2.3 焊接温度场的微分方程及边界条件 |
| 2.2.4 焊接温度场的有限元求解 |
| 2.3 焊接应力场数值模拟 |
| 2.3.1 应力应变场分析简化假定 |
| 2.3.2 应力应变场计算准则 |
| 2.3.3 应力应变关系 |
| 2.3.4 应力场求解有限元方程 |
| 2.3.5 应力应变场求解步骤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Ti80对接焊厚板残余应力无损试验研究 |
| 3.1 Ti80对接焊厚板残余应力试验 |
| 3.1.1 Ti80厚板对接焊试验研究 |
| 3.1.2 Ti80对接焊厚板X射线无损检测研究 |
| 3.1.3 试验步骤 |
| 3.1.4 试验测点布置 |
| 3.1.5 测量结果 |
| 3.2 Ti80对接焊拉伸试件残余应力试验研究 |
| 3.2.1 拉伸试件模型尺寸 |
| 3.2.2 试验测点布置 |
| 3.2.3 拉伸试件残余应力试验结果 |
| 3.3 Ti80对接焊厚板以及拉伸试件残余应力对比研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ti80对接焊厚板焊接残余应力数值模拟研究 |
| 4.1 Ti80对接焊厚板数值模拟 |
| 4.1.1 模型尺寸及相关材料参数 |
| 4.1.2 有限元模型及焊接工艺参数 |
| 4.1.3 温度场数值模拟结果 |
| 4.1.4 焊接残余应力场数值模拟及试验验证 |
| 4.2 焊接速度对焊接残余应力的影响 |
| 4.3 窄间隙焊接工艺方法对Ti80对接焊厚板焊接残余应力的影响 |
| 4.3.1 窄间隙焊接工艺方法的TA15对接焊厚板数值模拟验证 |
| 4.3.2 窄间隙焊接工艺方法的Ti80对接焊厚板有限元数值模拟研究 |
| 4.3.3 窄间隙工艺方法对Ti80对接焊厚板残余应力的影响 |
| 4.4 拉伸载荷对Ti80对接焊厚板残余应力释放的影响 |
| 4.4.1 边界条件 |
| 4.4.2 拉伸载荷对焊接残余应力的影响研究 |
| 4.4.3 不同拉伸载荷对焊接残余应力的影响 |
| 4.5 Ti80对接焊厚板与相同屈服强度的高强度钢残余应力比对研究 |
| 4.5.1 高强度钢材料属性 |
| 4.5.2 Ti80对接焊厚板与800MPa高强度钢对接焊厚板残余应力比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟研究 |
| 5.1 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟 |
| 5.1.1 几何模型及相关材料参数 |
| 5.1.2 有限元模型及焊接工艺材料参数 |
| 5.1.3 温度场数值模拟结果 |
| 5.1.4 焊接残余应力场数值模拟结果 |
| 5.1.5 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力验证 |
| 5.1.6 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力数值模拟 |
| 5.1.7 焊接残余应力结果对比分析 |
| 5.2 Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力数值模拟 |
| 5.2.1 Ti80四分之一耐压球壳赤道焊缝几何模型及材料参数 |
| 5.2.2 有限元模型及焊接工艺参数 |
| 5.2.3 温度场数值模拟结果 |
| 5.2.4 焊接残余应力场数值模拟结果 |
| 5.3 窄间隙焊接工艺方法的Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟 |
| 5.3.1 窄间隙工艺方法的Ti80耐压球壳模型以及焊接工艺参数 |
| 5.3.2 窄间隙工艺方法对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力的影响 |
| 5.4 外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力的影响 |
| 5.4.1 边界条件 |
| 5.4.2 外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1 本文主要研究工作及结论 |
| 2 进一步研究的工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（3）随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 焊接残余应力与变形研究现状 |
| 1.2.1 焊接残余应力与变形的产生 |
| 1.2.2 焊接残余应力与变形的控制 |
| 1.3 随焊激冷焊接国内外研究现状 |
| 1.4 随焊激冷数值模拟研究现状 |
| 1.5 本课题主要研究内容 |
| 第2章 试验材料与方法 |
| 2.1 随焊氩气激冷试验方法 |
| 2.1.1 随焊氩气激冷方法的提出 |
| 2.1.2 随焊氩气激冷焊接的实现 |
| 2.2 焊接试验 |
| 2.2.1 试验材料 |
| 2.2.2 焊接工艺参数 |
| 2.2.3 交、直流电弧选择 |
| 2.3 焊接热循环及应力应变测量 |
| 2.3.1 焊接温度场热循环曲线的测量 |
| 2.3.2 焊接残余应力的测量 |
| 2.3.3 焊接变形测量 |
| 2.4 焊接接头形貌及微观组织分析 |
| 2.4.1 焊接接头光学金相显微镜分析 |
| 2.4.2 SEM微观组织分析 |
| 2.5 接头力学性能测试 |
| 第3章 随焊氩气激冷铝/钢薄板焊接有限元数值模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 几何模型的建立 |
| 3.2.2 材料热物理性能及潜热考虑 |
| 3.2.3 热源模型的建立 |
| 3.2.4 冷源模型的建立 |
| 3.2.5 边界条件 |
| 3.2.6 焊接移动热源的模拟 |
| 3.3 温度场计算结果 |
| 3.3.1 温度场分布 |
| 3.3.2 温度场计算结果验证 |
| 3.4 应力应变场的建立 |
| 3.4.1 焊接应力应变场数值分析理论 |
| 3.4.2 材料的力学性能参数 |
| 3.4.3 力学边界条件设置 |
| 3.5 应力应变场计算结果及分析 |
| 3.5.1 应力的演变过程 |
| 3.5.2 焊接残余应力分析 |
| 3.5.3 焊接残余变形分析 |
| 3.5.4 应力应变场计算结果验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 随焊氩气激冷参数影响规律研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 冷却距离对随焊激冷焊接的影响 |
| 4.2.1 冷却距离对温度场的影响 |
| 4.2.2 冷却距离对应力应变场的影响 |
| 4.3 冷却强度对随焊激冷焊接的影响 |
| 4.3.1 冷源冷却强度对温度场的影响 |
| 4.3.2 冷源冷却强度对应力应变场的影响 |
| 4.4 冷源尺寸对随焊激冷焊接的影响 |
| 4.4.1 冷源尺寸对温度场的影响 |
| 4.4.2 冷源尺寸对应力应变场的影响 |
| 4.5 随焊激冷对接头形貌与力学性能的影响 |
| 4.5.1 焊接试验 |
| 4.5.2 焊接接头宏观形貌 |
| 4.5.3 焊接接头界面微观结构 |
| 4.5.4 焊接接头力学性能分析 |
| 4.5.5 焊接变形对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所申请专利和发表的论文 |
（4）TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 试样制备与试验方法 |
| 2 钛合金薄板激光焊接模型的建立 |
| 3 模拟结果与分析 |
| 3.1 焊接温度场 |
| 3.2 焊接应力和应变 |
| 3.3 焊接变形 |
| 4 试验验证 |
| 5 结论 |
（5）基于冷热源一体加载控制失稳变形的焊接工艺技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 课题国内外研究进展 |
| 1.2.1 国内外失稳变形的预测研究 |
| 1.2.2 国内外失稳变形的控制研究 |
| 1.3 本论文主要研究内容及创新点 |
| 第2章 焊接过程有限元分析的理论基础 |
| 2.1 有限元在焊接领域的应用状况 |
| 2.2 有限元法的介绍 |
| 2.2.1 焊接过程有限元数值模拟的方法 |
| 2.2.2 焊接过程有限元分析的特点 |
| 2.2.3 焊接有限元模型简化及前提假设 |
| 2.3 焊接过程温度场数值模拟的相关理论 |
| 2.3.1 传热学的基本理论 |
| 2.3.2 焊接过程温度场计算的相关理论 |
| 2.3.3 焊接热源 |
| 2.4 焊接过程应力应变场计算的相关理论 |
| 2.4.1 焊接应力应变场的ANSYS求解 |
| 2.4.2 应力应变场计算的四大准则 |
| 2.4.3 应力-应变之间的关系 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 平板对接焊接过程温度场和应力场数值模拟 |
| 3.1 薄板对接有限元模型的建立、初始及边界条件的处理 |
| 3.1.1 有限元模型的建立及网格划分 |
| 3.1.2 焊接热源载荷的加载及焊缝金属的填充过程 |
| 3.1.3 材料物理性能参数的确定 |
| 3.2 计算结果与分析 |
| 3.2.1 焊接温度场分布特征 |
| 3.2.2 焊接残余应力应变数值模拟分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 焊后冷源宽窄对控制焊接失稳变形的数值模拟分析 |
| 4.1 焊后冷源控制失稳变形的机理分析 |
| 4.1.1 冷源计算模型 |
| 4.2 焊后冷源对焊接温度场的影响分析 |
| 4.3 焊后冷源对焊接残余应力的影响分析 |
| 4.3.1 焊后冷源对垂直于焊缝方向典型路径的应力应变分析 |
| 4.3.2 焊后冷源对平行于焊缝方向典型路径的应力应变分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 焊后冷源加载位置对控制焊接失稳变形的数值模拟分析 |
| 5.1 冷源的加载位置对焊接温度场的影响分析 |
| 5.2 冷源与热源的距离对应力应变场的影响分析 |
| 5.2.1 冷源的加载位置对垂直于焊缝方向典型路径的应力应变分析 |
| 5.2.2 冷源的加载位置对平行于焊缝方向典型路径的应力应变分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 本文主要工作及相关结论 |
| 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
| 详细摘要 |
（6）火箭贮箱超大薄壁结构焊接变形预测与机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 火箭贮箱焊接力学行为研究 |
| 1.2.2 大型结构焊接变形数值预测方法 |
| 1.2.3 焊接应力作用下结构变形机理研究 |
| 1.2.4 大型薄壁结构焊接失稳预测与抑制 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 超大薄壁结构非线性焊接变形精确预测方法 |
| 2.1 三维应力映射焊接变形预测方法 |
| 2.1.1 有限变形理论 |
| 2.1.2 局部模型焊接过程分析策略 |
| 2.1.3 应力分量计算与整体模型映射 |
| 2.2 焊后材料弹性模量的测量与分析 |
| 2.2.1 焊后材料弹性性能实验 |
| 2.2.2 卸载弹性模量与塑性应变关系 |
| 2.2.3 弹性模量影响下的变形计算策略 |
| 2.3 搅拌摩擦焊接过程热源模型 |
| 2.3.1 工艺参数对生热功率的影响 |
| 2.3.2 考虑应变率影响的热源模型 |
| 2.4 焊接变形预测精度与计算效率 |
| 2.4.1 超大薄壁结构焊接变形仿真预测 |
| 2.4.2 焊接热源与变形预测结果的实验验证 |
| 2.4.3 边缘效应和弹性区约束对变形的影响分析 |
| 2.4.4 焊后材料弹性模量变化对变形的影响分析 |
| 2.4.5 焊接变形预测方法的精度与效率 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 薄壁结构搅拌摩擦焊接变形机理研究 |
| 3.1 夹具卸载前焊接应力理论模型 |
| 3.1.1 搅拌摩擦焊接过程温度分布 |
| 3.1.2 搅拌头轴肩作用区的轴向应力 |
| 3.1.3 轴肩作用区外径向和周向应力 |
| 3.1.4 焊后冷却过程的收缩应力 |
| 3.2 夹具卸载前焊接应力模型的关键参数 |
| 3.2.1 模型关键参数的实验测量 |
| 3.2.2 焊接试样厚度方向的温度分布 |
| 3.3 焊接应力变化规律与实验验证 |
| 3.3.1 焊接应力理论模型的验证 |
| 3.3.2 工艺参数对焊接应力影响规律 |
| 3.4 搅拌摩擦焊接结构变形机理分析 |
| 3.4.1 搅拌摩擦焊接实验设计 |
| 3.4.2 搅拌摩擦焊接变形特性分析 |
| 3.4.3 应力梯度对焊接变形影响机理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 非均匀焊接应力下薄壁结构失稳分析 |
| 4.1 焊接应力非均匀分布特征理论分析 |
| 4.1.1 径向和周向焊接应力分布特征 |
| 4.1.2 厚度方向焊接应力分布特征 |
| 4.2 基于能量法的直焊缝结构失稳理论模型 |
| 4.2.1 直焊缝结构失稳临界条件模型 |
| 4.2.2 直焊缝结构波形函数 |
| 4.3 直焊缝结构失稳临界载荷分析 |
| 4.3.1 不同结构尺寸下直焊缝失稳临界载荷 |
| 4.3.2 直焊缝结构工艺参数的优选分析 |
| 4.3.3 均匀应力下直焊缝失稳临界载荷 |
| 4.4 基于能量法的环形焊缝结构失稳理论模型 |
| 4.4.1 环形焊缝结构失稳临界条件模型 |
| 4.4.2 环形焊缝结构波形函数 |
| 4.5 环形焊缝结构失稳临界载荷分析 |
| 4.5.1 不同结构尺寸下环形焊缝失稳临界载荷 |
| 4.5.2 环形焊缝结构工艺参数的优选分析 |
| 4.5.3 均匀应力下环形焊缝失稳临界载荷 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 火箭贮箱整体焊接变形预测与分析 |
| 5.1 贮箱整体焊接变形仿真预测过程 |
| 5.1.1 模型几何特征及预测流程 |
| 5.1.2 贮箱焊接过程材料参数 |
| 5.1.3 贮箱焊接过程边界条件 |
| 5.2 贮箱焊接变形仿真预测方法验证 |
| 5.2.1 贮箱结构焊后型面实验测量 |
| 5.2.2 贮箱焊接变形预测精度分析 |
| 5.3 贮箱焊接变形仿真预测结果分析 |
| 5.3.1 箱底和筒段焊后应力与变形 |
| 5.3.2 部件间焊后应力与变形 |
| 5.4 直径5 米贮箱焊后几何精度分析 |
| 5.4.1 零部件焊后精度综合评价 |
| 5.4.2 部件间焊后精度综合评价 |
| 5.4.3 不同工艺参数下焊后几何精度分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作与总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 正在审稿的国际期刊论文 |
| 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（7）钛合金薄板低阈值背反射激光焊接数值分析与特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外的研究现状 |
| 1.2.1 钛合金激光焊接的研究现状 |
| 1.2.2 激光焊接数值模拟的研究现状 |
| 1.3 背反射激光焊接提出与研究进展 |
| 1.3.1 背反射激光焊接提出 |
| 1.3.2 背反射激光焊接研究进展 |
| 1.4 研究目的、内容及技术方案 |
| 1.4.1 研究目的 |
| 1.4.2 研究内容 |
| 1.4.3 技术方案 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 钛合金薄板背反射激光焊接过程的温度场模拟与分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 计算模型 |
| 2.2.1 ANSYS的瞬态热场基本理论 |
| 2.2.2 激光热源模型 |
| 2.2.3 初始条件和模型假设 |
| 2.3 激光焊接温度场模拟计算 |
| 2.3.1 ANSYS中温度场模拟的实现概述 |
| 2.3.2 材料属性 |
| 2.3.3 相变潜热 |
| 2.3.4 网格划分 |
| 2.3.5 移动热源的加载与求解 |
| 2.4 模型与实验的结果对比 |
| 2.5 1.5mm厚钛合金薄板温度场模拟与分析 |
| 2.5.1 参数选择与模型建立 |
| 2.5.2 加热过程中的焊缝表面温度分布 |
| 2.5.3 冷却过程中的焊缝表面温度分布 |
| 2.5.4 焊缝横切面温度场分布 |
| 2.5.5 扫描速度对横截面温度场影响规律 |
| 2.5.6 功率对横截面温度场影响规律 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 钛合金薄板背反射激光焊接过程的应力场模拟与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 应力场模拟基础理论 |
| 3.2.1 塑性理论分析 |
| 3.2.2 弹塑性理论分析 |
| 3.3 背反射激光焊应力场模拟前处理 |
| 3.3.1 热力场间接耦合 |
| 3.3.2 应力场模型 |
| 3.3.3 定义力边界条件和施加载荷 |
| 3.3.4 计算求解 |
| 3.4 背反射激光焊应力场结果及分析 |
| 3.4.1 加热过程中的焊缝表面应力分布 |
| 3.4.2 冷却过程中焊缝表面的应力分布 |
| 3.4.3 焊缝横截面应力场分布 |
| 3.4.4 线能量对背反射激光焊接残余应力的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 钛合金薄板背反射激光焊接成形工艺特性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验材料与方案 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 试验平台 |
| 4.2.3 试样表面处理 |
| 4.2.4 气体保护 |
| 4.2.5 试验方案 |
| 4.3 试验的结果与分析 |
| 4.3.1 线能量对焊缝成形性的影响 |
| 4.3.2 离焦量对焊缝成形性的影响 |
| 4.4 正交优化试验的结果与分析 |
| 4.4.1 正交优化结果采集 |
| 4.4.2 激光工艺参数对焊缝背宽比的影响 |
| 4.4.3 激光工艺参数对焊缝堆高的影响 |
| 4.4.4 激光工艺参数对焊缝变形量的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 钛合金薄板背反射激光焊接接头的组织和性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 组织性能分析方法 |
| 5.2.1 微观组织分析 |
| 5.2.2 硬度测试 |
| 5.2.3 拉伸性能分析 |
| 5.3 焊接接头的横切面宏观形貌 |
| 5.4 焊接接头的微观组织 |
| 5.4.1 焊缝区的微观组织 |
| 5.4.2 热影响区的微观组织 |
| 5.5 焊接接头的力学性能 |
| 5.5.1 硬度分布 |
| 5.5.2 拉伸性能 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文研究的特色与创新之处 |
| 6.3 后继研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间科研成果 |
（8）随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号说明 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 焊接残余应力与变形的研究现状 |
| 1.2.1 焊接残余应力与变形的产生 |
| 1.2.2 焊接残余应力与变形的控制 |
| 1.3 随焊激冷的国内外研究现状 |
| 1.3.1 随焊激冷的应用及发展 |
| 1.3.2 随焊激冷数值模拟的研究现状 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第2章 冷源尺寸大小对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 冷源的冷却强度 |
| 2.2.1 冷却强度的计算 |
| 2.2.2 冷源温度场的测定 |
| 2.3 有限元模型的建立 |
| 2.3.1 网格的划分 |
| 2.3.2 材料参数 |
| 2.3.3 热源模型 |
| 2.4 焊接数值模拟结果分析 |
| 2.4.1 焊接过程温度场 |
| 2.4.2 冷源尺寸对横向残余应力的影响 |
| 2.4.3 冷源尺寸对纵向残余应力的影响 |
| 2.4.4 冷源尺寸对纵向塑性应变的影响 |
| 2.4.5 冷源尺寸对瞬时纵向应力的影响 |
| 2.5 最优冷源形状 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 冷却距离对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 干冰喷嘴设计 |
| 3.3 冷源温度场模型 |
| 3.4 冷却距离对随焊干冰激冷影响的有限元分析 |
| 3.4.1 有限元模拟的建立 |
| 3.4.2 焊接残余应力的分析 |
| 3.4.3 温度场的分析 |
| 3.4.4 塑性应变的分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 随焊干冰激冷机理和试验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 随焊干冰激冷方法及原理 |
| 4.2.1 随焊干冰激冷方法的提出 |
| 4.2.2 随焊干冰激冷方法的原理 |
| 4.2.3 随焊干冰激冷的实现 |
| 4.3 焊接试验 |
| 4.4 焊接残余变形的测量 |
| 4.5 焊接温度循环测量 |
| 4.6 焊接残余应力的测量 |
| 4.7 焊接接头微观分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 创新点 |
| 5.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 |
（9）急冷工艺对镍基合金焊接热裂纹影响的数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 镍基合金焊接热裂纹问题研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 急冷工艺在焊接领域的研究现状 |
| 1.3.1 国内研究现状 |
| 1.3.2 国外研究现状 |
| 1.4 焊接数值模拟概述 |
| 1.5 本文研究的主要内容及研究方案 |
| 1.5.1 研究的主要内容 |
| 1.5.2 具体研究方案 |
| 第二章 有限元分析理论基础及随焊急冷模型的建立 |
| 2.1 焊接温度场分析理论 |
| 2.1.1 热传导有限元基本方程 |
| 2.1.2 空间域的离散 |
| 2.1.3 时间域的离散 |
| 2.2 三维实体模型建立 |
| 2.2.1 单元类型的选择 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.3 热源模型的选择及冷源模型的建立 |
| 2.3.1 热源模型的选择 |
| 2.3.2 冷源模型的建立 |
| 2.4 Nicrofer6023H热物理性能参数及力学性能参数 |
| 2.5 相变潜热的处理 |
| 2.6 自然对流换热边界条件及强制冷却对流换热边界条件 |
| 2.6.1 自然对流换热边界条件 |
| 2.6.2 强制冷却对流换热边界条件 |
| 2.7 焊接应力计算分析理论 |
| 2.7.1 应力应变关系 |
| 2.7.2 平衡方程 |
| 2.7.3 屈服准则 |
| 2.8 其他边界条件及约束 |
| 2.9 验证试验 |
| 2.9.1 验证试验设计 |
| 2.9.2 热电偶选择及测试点分布 |
| 2.9.3 时间—温度历程曲线对比及误差分析 |
| 2.10 本章小结 |
| 第三章 不同急冷工艺及参数条件下模拟结果及热裂纹敏感性分析 |
| 3.1 急冷工艺对焊接温度场的影响 |
| 3.1.1 不同冷却强度对温度场的影响 |
| 3.1.2 不同冷源与热源之间距离对温度场的影响 |
| 3.1.3 不同冷源半径对温度场的影响 |
| 3.2 降低焊接热裂纹敏感性效果最佳的急冷位置的选择 |
| 3.3 不同急冷参数对焊接过程应力及热裂纹敏感性的影响 |
| 3.3.1 不同冷却强度对焊接过程应力及热裂纹敏感性的影响 |
| 3.3.2 不同冷源与热源之间距离对焊接过程应力及热裂纹敏感性的影响 |
| 3.3.3 不同冷源半径对焊接过程应力及热裂纹敏感性的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于不同急冷参数的有交互作用的正交数值模拟试验及结果分析 |
| 4.1 考虑交互作用的正交试验设计 |
| 4.2 正交试验表 |
| 4.3 正交试验结果及分析 |
| 4.4 追加试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间所取得的相关科研成果 |
| 致谢 |
（10）核主泵屏蔽套用薄板激光焊接变形预测及调控（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| TABLE OF CONTENTS |
| 图目录 |
| 表目录 |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 核主泵屏蔽套焊接制造技术 |
| 1.3 激光焊接技术及应用 |
| 1.4 焊接应力和变形数值模拟及调控策略的国内外研究现状 |
| 1.4.1 焊接应力和变形数值模拟的研究进展 |
| 1.4.2 焊接应力和变形调控策略的研究进展 |
| 1.5 本文主要研究内容与技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 技术路线 |
| 2 脉冲激光焊接热力过程有限元模拟理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焊接传热学有限元分析的基本理论 |
| 2.2.1 热量传递基本方式 |
| 2.2.2 热传导问题的有限元基本方程 |
| 2.3 焊接热弹塑性力学有限元分析的基本理论 |
| 2.3.1 热弹塑性问题的基本关系 |
| 2.3.2 热弹塑性问题的有限元基本方程 |
| 2.4 焊接热力耦合问题的有限元分析方法和步骤 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 哈氏合金薄板脉冲激光焊接热力过程建模及实验验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 几何模型简化和网格划分 |
| 3.2.2 材料性能和工艺参数 |
| 3.2.3 热源模型选取 |
| 3.2.4 初始条件和边界条件 |
| 3.3 有限元模拟结果与分析 |
| 3.3.1 温度场模拟结果与分析 |
| 3.3.2 应力应变和变形场模拟结果与分析 |
| 3.4 有限元模拟结果的实验验证 |
| 3.4.1 焊接实验及测量装置 |
| 3.4.2 模拟结果与实验结果对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 哈氏合金薄板脉冲激光焊接变形机理分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊接横向收缩变形机理及其对屏蔽套制造精度的影响 |
| 4.2.1 焊接横向收缩变形的产生机制 |
| 4.2.2 焊接横向收缩变形对屏蔽套周长尺寸的影响 |
| 4.3 焊接失稳变形机理及其对屏蔽套制造精度的影响 |
| 4.3.1 焊接失稳变形的判据 |
| 4.3.2 等效热载荷方程的建立 |
| 4.3.3 焊接失稳变形对屏蔽套几何形状的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 哈氏合金薄板脉冲激光焊接变形调控策略 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 刚性固定拘束条件对焊接应力和变形的影响 |
| 5.2.1 拘束距离对焊接应力应变演变历程的影响 |
| 5.2.2 拘束距离对焊接残余应力应变的影响 |
| 5.2.3 拘束距离对焊接残余变形的影响 |
| 5.3 动态温差拉伸热沉参数对焊接应力和变形的影响 |
| 5.3.1 动态温差拉伸的实现方法及热沉模型 |
| 5.3.2 激冷位置对焊接应力和变形的影响 |
| 5.3.3 激冷强度对焊接应力和变形的影响 |
| 5.4 屏蔽套调控工艺参数优选及稳定性预测 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点摘要 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、热沉影响钛合金薄板焊接残余应力的试验分析（论文参考文献）
- [1]TC2钛合金薄板连续/脉冲电子束焊接数值模拟研究[D]. 周吉发. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [2]深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究[D]. 孙凯祥. 江苏科技大学, 2020(03)
- [3]随焊氩气激冷控制铝/钢异种金属焊接残余应力与变形研究[D]. 韩苗苗. 兰州理工大学, 2020(12)
- [4]TC4钛合金薄板激光焊接变形的有限元模拟[J]. 陈梅峰,郭玉龙,周广涛,刘方,李华晨. 机械工程材料, 2019(07)
- [5]基于冷热源一体加载控制失稳变形的焊接工艺技术研究[D]. 沈佳佳. 江苏科技大学, 2018(01)
- [6]火箭贮箱超大薄壁结构焊接变形预测与机理研究[D]. 郑斌. 上海交通大学, 2018
- [7]钛合金薄板低阈值背反射激光焊接数值分析与特性的研究[D]. 黄爱国. 江苏大学, 2017(10)
- [8]随焊干冰激冷控制焊接应力与变形研究[D]. 谢浩. 浙江工业大学, 2017(03)
- [9]急冷工艺对镍基合金焊接热裂纹影响的数值模拟研究[D]. 齐佳宁. 河北工业大学, 2017(02)
- [10]核主泵屏蔽套用薄板激光焊接变形预测及调控[D]. 郭玉泉. 大连理工大学, 2014(07)