飛行器長(zhǎng)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(guò)程中,焊接變形是一個(gè)難以避免的問(wèn)題,它會(huì)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(duì)焊縫微觀組織的研究,也越來(lái)越深入。本文采用有限元法對(duì)長(zhǎng)叉形焊接結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行了分析,采用元胞自動(dòng)機(jī)法模擬了等軸晶的生長(zhǎng)過(guò)程。
　　本文研究對(duì)象為飛行器長(zhǎng)叉形結(jié)構(gòu)的焊接變形,焊接方法為鎢極氬弧焊(TIG),長(zhǎng)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(guò)度配合,先進(jìn)行點(diǎn)固,然后進(jìn)行焊接。
　　在TIG焊接過(guò)程中,構(gòu)件中的溫度場(chǎng)分布反應(yīng)了構(gòu)件經(jīng)歷的復(fù)雜熱過(guò)程,而復(fù)雜的溫度歷程對(duì)于構(gòu)件的變形具有很大的影響。在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中,對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)的變形實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真方法進(jìn)行分析,但是實(shí)驗(yàn)具有周期長(zhǎng)、費(fèi)用高的特點(diǎn),而采用數(shù)值方法進(jìn)行仿真則快速、廉價(jià)。因此,采用有限元法對(duì)焊接的溫度場(chǎng)與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行模擬非常有意義。
　　本文建立了長(zhǎng)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(chǎng),根據(jù)焊縫所處的位置、長(zhǎng)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(chǎng)作為載荷加載到應(yīng)力模型上進(jìn)行分析。在計(jì)算過(guò)程中,考慮了溫度變化對(duì)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(duì)焊接變形進(jìn)行測(cè)量,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了模擬結(jié)果的可靠性。
　　本文采用元胞自動(dòng)機(jī)法對(duì)微觀組織的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行了模擬。本文采用擴(kuò)散界面模型,考慮液態(tài)金屬中溶質(zhì)的擴(kuò)散、溫