飛行器長叉形結(jié)構(gòu)TIG焊接變形模擬.pdf

1、在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中,焊接是一種重要的生產(chǎn)方法。在航空航天、汽車、核電、建筑工程、船舶等行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。在焊接過程中,焊接變形是一個難以避免的問題,它會影響構(gòu)件的外形和尺寸精度,降低構(gòu)件的使用性能。另外,對焊縫微觀組織的研究,也越來越深入。本文采用有限元法對長叉形焊接結(jié)構(gòu)的變形進行了分析,采用元胞自動機法模擬了等軸晶的生長過程。
　　本文研究對象為飛行器長叉形結(jié)構(gòu)的焊接變形,焊接方法為鎢極氬弧焊(TIG),長叉形結(jié)構(gòu)由三塊板材和

2、兩根棒材構(gòu)成。焊接之前,各構(gòu)件之間為過度配合,先進行點固,然后進行焊接。
　　在TIG焊接過程中,構(gòu)件中的溫度場分布反應(yīng)了構(gòu)件經(jīng)歷的復(fù)雜熱過程,而復(fù)雜的溫度歷程對于構(gòu)件的變形具有很大的影響。在實際的生產(chǎn)過程中,對于焊接結(jié)構(gòu)的變形實驗可以通過實驗和仿真方法進行分析,但是實驗具有周期長、費用高的特點,而采用數(shù)值方法進行仿真則快速、廉價。因此,采用有限元法對焊接的溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場進行模擬非常有意義。
　　本文建立了長叉形結(jié)構(gòu)的有

3、限元模型。首先分析了構(gòu)件的焊接溫度場,根據(jù)焊縫所處的位置、長度取用不同的參數(shù),如有效系數(shù)、焊接的角度。隨后,采用直接耦合法將溫度場作為載荷加載到應(yīng)力模型上進行分析。在計算過程中,考慮了溫度變化對于材料物性參數(shù)的影響。本文采用數(shù)字圖像相關(guān)技術(shù)(DIC)對焊接變形進行測量,并將實驗結(jié)果與模擬結(jié)果進行對比,驗證了模擬結(jié)果的可靠性。
　　本文采用元胞自動機法對微觀組織的生長過程進行了模擬。本文采用擴散界面模型,考慮液態(tài)金屬中溶質(zhì)的擴散、溫