鈦合金筒件真空電子束焊接變形數(shù)值模擬及控制.pdf

1、鈦合金筒狀結(jié)構(gòu)在航空航天工業(yè)中應(yīng)用廣泛。為了預測鈦合金筒件真空電子束焊接變形及優(yōu)化控制變形工藝，本文對TC4鈦合金筒件真空電子束焊接變形進行了數(shù)值模擬。建立了描述彈性反變形工藝的有限元邊界條件，提出了基于熔合線形貌擬合的方法確定熱源類型及參數(shù)；針對筒件焊接變形模擬結(jié)果，提出了同時施加反變形及剛性固定的控制變形工藝；將控制變形工藝轉(zhuǎn)化為邊界條件進行數(shù)值模擬，優(yōu)化了反變形量等工藝參數(shù)，優(yōu)化參數(shù)后模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致。
　　通過平

2、板對接實驗獲得熔合線形貌，調(diào)節(jié)模擬熱源類型及參數(shù)，使溫度為熔點的等溫線與熔合線重合，以此確定熱源類型及參數(shù)；為了簡化邊界條件，將Stefan-Botzmann公式轉(zhuǎn)化為牛頓冷卻公式的形式，利用對流計算替代輻射計算，模擬結(jié)果顯示二者是一致的；根據(jù)筒件Y，Z方向焊接變形模擬結(jié)果，分別建立了預置彈性反變形的線載荷邊界條件及剛性固定邊界條件，調(diào)整線載荷大小，獲得不同彈性反變形量下筒件變形數(shù)值模擬結(jié)果，同時設(shè)計與邊界條件匹配的夾具進行實驗。

3、>　　利用擬合熱源進行平板角變形數(shù)值模擬，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致；優(yōu)化參數(shù)后，筒件變形模擬結(jié)果與筒件裝夾條件下實驗結(jié)果基本一致?？刂谱冃螚l件下模擬結(jié)果表明，在焊縫上預置彈性反變形的大小與焊接變形相當，控制變形效果最好，而在焊縫以外區(qū)域，預置彈性變形要大于焊接變形；殘余應(yīng)力分析結(jié)果表明，筒件殘余應(yīng)力分布主要集中在焊縫處，最大殘余應(yīng)力出現(xiàn)在橫向焊縫上，彈性預變形在焊縫上引起的應(yīng)力很小，而且對焊后殘余應(yīng)力分布影響不大；無變形控制條件下，對