基于强化散热的焊接变形预测与控制
随着机构轻量化趋势的发展,薄板结构越来越多的应用于船舶、汽车、航空飞行器制造当中,大大减轻了设备自重,提高了承载能力。但薄板结构焊接变形的问题更加突出,由于薄板结构自身刚度小、稳定性差,容易引起失稳变形,这限制了薄板结构在实际中的应用。因此对控制薄板焊接变形方法的研究具有积极的意义。 本文首先对平板对接焊的焊接温度场进行了有限元分析。在温度场分析中以共同散热系数的方式确定边界条件,通过不同区域网格的划分及利用DFLUX子程序实现热源移动,得出了焊接温度场。根据热弹塑性理论,在焊接温度场模拟结果的基础上得到焊接过程的应力应变场,对焊接变形产生原因及试件变形量进行分析。 在总结前人控制焊接变形方法基础上,提出了基于强化散热的控制焊接变形方法。通过对强化散热焊接方法进行有限元数值模拟分析,得到了该方法下焊接温度场和应力应变场。并于常规焊接方法进行比较,得出该方法控制焊接变形的机理。对该方法控制焊接变形的参数进行分析,以数值模拟方法对不同参数下焊接变形控制结果进行比较,得出了适合实际生产的最佳工艺参数。 通过对该方法进行实际焊接实验,证明该方法可以对焊接变形进行有效的控制,显著降低了试件的变形量。对于实验结果与数值模拟结果进行对比,对结果误差进行了分析,得出优化后控制工艺参数。并对于实际焊接中的误差消除提出了解决方法。 研究表明,该方法对于控制焊接变形有显著效果,对于数值模拟结果与实际误差可以通过加大气体流量补偿进行消除。
有限元法;温度场;热弹塑性;焊接变形;强化散热
中国海洋大学
硕士
机械电子工程
高大晓
2012
中文
TG404
68
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）