TIG焊接電弧與熔池動(dòng)態(tài)交互作用三維數(shù)值模擬.pdf

1、論文在調(diào)查國內(nèi)外焊接電弧熔池行為模擬研究最新動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)上,建立了電弧-熔池動(dòng)態(tài)行為的三維TIG焊接電弧與熔池模型,通過電弧-熔池反復(fù)耦合迭代求解,分析了電弧與熔池的動(dòng)態(tài)行為特征,提高了對(duì)電弧與熔池?cái)?shù)值模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性.三維模擬分析結(jié)果,更逼真、更真實(shí)地反映了電弧-熔池的動(dòng)態(tài)行為.論文的研究成果對(duì)推動(dòng)焊接虛擬制造的理論研究和工程應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ).作者建立了焊接電弧與熔池的試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)電弧壓力、電流密度、熔池表面變形與熔池形狀進(jìn)行試驗(yàn)研究.

2、應(yīng)用ANSYS有限元軟件及所建立的三維TIG焊接電弧與熔池統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型,對(duì)TIG焊接電弧與熔池的流場(chǎng)和熱場(chǎng)進(jìn)行了動(dòng)態(tài)耦合數(shù)值模擬.論文研究了電弧的溫度場(chǎng)分布形態(tài),結(jié)果表明電弧等離子體溫度場(chǎng)等溫線的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度場(chǎng)等溫線分布規(guī)律基本一致;模擬計(jì)算得到的電弧等離子體溫度分布的外形輪廓與實(shí)際拍攝到的電弧外形基本相似,呈現(xiàn)典型的鐘形.論文研究了電弧區(qū)電流密度分布狀態(tài),研究了焊接參數(shù)對(duì)電弧陽極電流密度分別狀況的影響.論文研究了電弧等離子體

3、流場(chǎng)分布狀態(tài)和促使等離子體流動(dòng)的電磁動(dòng)力學(xué)機(jī)理,分析了陽極電弧壓力產(chǎn)生的原因,應(yīng)用本模型計(jì)算出的陽極電弧壓力分布與試驗(yàn)值呈現(xiàn)很好的一致性.研究了電磁力、表面張力、電磁力和表面張力聯(lián)合作用下熔池內(nèi)部液體金屬的流動(dòng)機(jī)制,以及對(duì)熔池成形的影響.論文研究了熔池自由表面變形對(duì)電弧行為特征的影響.結(jié)果表明隨著熔池表面變形程度的增加,弧柱向中心收縮,弧柱直徑變小.當(dāng)熔池表面發(fā)生凹凸變形時(shí),電弧作用于熔池表面的熱流密度輸入狀況從近似高斯分布變化為不規(guī)則