铝锂合金蒙皮桁条结构双激光束双侧焊接热机耦合分析
发布时间：2022-02-04 23:44
当代航天技术的飞速发展对航天飞行器的先进材料与结构提出巨大需求。对于目前航天飞行器的蒙皮桁条壁板结构件,开发先进高效的连接技术是其制造工艺的重要发展方向之一。近年来,随着激光器的快速发展,激光焊接大量应用于铝合金结构件的连接。采用双激光束双侧同步焊接技术,实现某航天飞行器铝锂合金蒙皮桁条结构件的连接,是当前亟待解决的问题。本文基于此背景,采用工艺试验和建模仿真相结合的方法,开展某航天飞行器铝锂合金壁板蒙皮桁条结构件双激光束双侧同步焊接研究。首先,针对5A90铝锂合金蒙皮桁条结构试片件,开展焊接工艺试验研究。分析焊缝的宏观形貌和微观组织。并开展焊接接头的硬度,拉伸性能测试。采用扫描电子显微镜分析断口的微观形貌和断裂机理,采用能谱仪分析断口成分。其次,基于航天飞行器壁板蒙皮桁条结构件的真实尺寸,建立单桁条试片件,典型件（三桁条）和模拟段（七桁条）的三维几何模型。采用非均匀过渡网格技术,建立三个尺寸层次结构件的有限元网格模型。充分考察双激光束焊接的特点,编写热源子程序,实现热力耦合仿真的热源加载。同时,充分考虑焊接实验过程状况,实现边界条件加载和焊接路径加载。再次,分别采用“高斯面+圆锥体”...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双激光束双侧同步焊接示意图：(a)俯视图；(b)侧视图；(c)熔池横截面
图 1. 2 结晶裂纹示意图铝锂合金激光焊接还有合金元素烧损严重的特点[111]。铝锂为 1090℃，在激光焊接过程中，熔池的温度较高，镁和锂发和烧损[112-113]。光焊接过程中，铝锂合金对激光反射率高，大部分激光都会量很低[114]。因此，在进行铝锂合金激光焊接时，需要采用较的主要内容皮桁条结构件目前已被广泛运用于各类飞行器上，由于飞行有厚度小，整体尺寸大等特点。目前，铆接是连接蒙皮桁条低，成本高，增重明显等缺陷，铆接越来越不能满足飞行器有焊接速度快、连接效率高、密封性好，减重明显等优点，关注。然而针对大尺寸薄壁蒙皮桁条结构件的激光焊接，具有接缺陷多等技术难点。因此，要实现激光焊接代替铆接，对件进行连接，仍需要开展大量的研究。本文针对某航天飞行
南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文第二章 铝锂合金蒙皮桁条结构双激光束焊接工艺试验本章主要介绍了铝锂合金蒙皮桁条结构件 DLBSW 的试验设计、试验材料以及焊接设备，并详细介绍了不同焊接工艺参数下的焊缝形貌与微观组织。同时通过硬度测试和拉伸试验，分析了焊接接头的力学性能。蒙皮桁条结构试片件的 DLBSW 工艺试验，为后续典型件和模拟段的焊接顺序优化奠定了基础。2.1 试验设计本文主要针对铝锂合金蒙皮桁条结构件开展 DLBSW 试验和仿真研究，其中蒙皮桁条结构试片件由一根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.1 所示。典型件由三根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.2 所示。模拟段由七根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型航天用铝镁和铝锌镁合金材料概述[J]. 朱资鉴. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[2]铝合金T型接头激光焊接实验研究[J]. 刘天亮,田彩兰,董鹏,梁晓康,罗志伟. 电加工与模具. 2017(05)
[3]6061-T6铝合金光纤激光焊接的数值模拟和实验[J]. 苏纯,陈志伟. 常州工学院学报. 2017(03)
[4]考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法[J]. 梁伟,郭科峰,龚毅,卞功文. 焊接学报. 2017(05)
[5]保护气体对光纤激光焊接5A90温度场分布特征的影响[J]. 段爱琴,巩水利,刘飞. 机械工程学报. 2017(16)
[6]侧吹辅助气流对激光立焊5A90铝锂合金气孔影响[J]. 何文佩,沈显峰. 强激光与粒子束. 2016(11)
[7]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[8]2198铝锂合金激光填丝焊接接头腐蚀行为[J]. 殷士焜,吕俊霞,肖荣诗. 中国激光. 2016(04)
[9]焊接速度对2A97铝锂合金激光焊接头的影响[J]. 王安,张林杰,宁杰,白清林,杨健楠. 激光杂志. 2016(02)
[10]铝合金T型接头双激光束焊接断裂行为研究[J]. 邓景煜,刘红兵,李昊,王玉华,秦涛,陶汪. 航空制造技术. 2015(S1)
博士论文
[1]铝合金机身壁板结构双侧激光焊接特征及熔池行为研究[D]. 杨志斌.哈尔滨工业大学 2013
[2]不等厚铝合金薄板激光拼焊及数值模拟[D]. 余淑荣.兰州理工大学 2007
硕士论文
[1]海工高强钢激光—电弧复合焊数值模拟研究[D]. 郇学东.东南大学 2017
[2]船体大型结构件焊接变形预测[D]. 周洋.江苏科技大学 2016
[3]T型结构激光深熔焊接过程中小孔型气孔形成机理研究[D]. 李希彬.上海交通大学 2014
[4]铝锂合金机身壁板结构激光焊接特性研究[D]. 张澐龙.哈尔滨工业大学 2013
[5]深冷对AZ31镁合金TIG焊接头残余应力影响的数值模拟[D]. 邓华然.太原科技大学 2012
[6]铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接稳定性研究[D]. 欧阳自鹏.南京航空航天大学 2012
[7]薄板铝合金T型接头双激光束双侧焊接应力和变形的有限元分析[D]. 苏阳.南京航空航天大学 2012
[8]5083铝合金T型搭接接头高功率CO2激光焊接工艺研究[D]. 许超.上海交通大学 2012
[9]高强铝合金T型接头激光焊接技术研究[D]. 杨涛.武汉理工大学 2011
[10]铝合金双光束激光填丝焊温度场与应力场数值模拟[D]. 刁旺战.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3614165
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省211工程院校
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双激光束双侧同步焊接示意图：(a)俯视图；(b)侧视图；(c)熔池横截面
图 1. 2 结晶裂纹示意图铝锂合金激光焊接还有合金元素烧损严重的特点[111]。铝锂为 1090℃，在激光焊接过程中，熔池的温度较高，镁和锂发和烧损[112-113]。光焊接过程中，铝锂合金对激光反射率高，大部分激光都会量很低[114]。因此，在进行铝锂合金激光焊接时，需要采用较的主要内容皮桁条结构件目前已被广泛运用于各类飞行器上，由于飞行有厚度小，整体尺寸大等特点。目前，铆接是连接蒙皮桁条低，成本高，增重明显等缺陷，铆接越来越不能满足飞行器有焊接速度快、连接效率高、密封性好，减重明显等优点，关注。然而针对大尺寸薄壁蒙皮桁条结构件的激光焊接，具有接缺陷多等技术难点。因此，要实现激光焊接代替铆接，对件进行连接，仍需要开展大量的研究。本文针对某航天飞行
南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文第二章 铝锂合金蒙皮桁条结构双激光束焊接工艺试验本章主要介绍了铝锂合金蒙皮桁条结构件 DLBSW 的试验设计、试验材料以及焊接设备，并详细介绍了不同焊接工艺参数下的焊缝形貌与微观组织。同时通过硬度测试和拉伸试验，分析了焊接接头的力学性能。蒙皮桁条结构试片件的 DLBSW 工艺试验，为后续典型件和模拟段的焊接顺序优化奠定了基础。2.1 试验设计本文主要针对铝锂合金蒙皮桁条结构件开展 DLBSW 试验和仿真研究，其中蒙皮桁条结构试片件由一根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.1 所示。典型件由三根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.2 所示。模拟段由七根桁条和蒙皮组成，详细尺寸如图 2.3 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]新型航天用铝镁和铝锌镁合金材料概述[J]. 朱资鉴. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[2]铝合金T型接头激光焊接实验研究[J]. 刘天亮,田彩兰,董鹏,梁晓康,罗志伟. 电加工与模具. 2017(05)
[3]6061-T6铝合金光纤激光焊接的数值模拟和实验[J]. 苏纯,陈志伟. 常州工学院学报. 2017(03)
[4]考虑铝合金接头软化的焊接变形及残余应力预测方法[J]. 梁伟,郭科峰,龚毅,卞功文. 焊接学报. 2017(05)
[5]保护气体对光纤激光焊接5A90温度场分布特征的影响[J]. 段爱琴,巩水利,刘飞. 机械工程学报. 2017(16)
[6]侧吹辅助气流对激光立焊5A90铝锂合金气孔影响[J]. 何文佩,沈显峰. 强激光与粒子束. 2016(11)
[7]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[8]2198铝锂合金激光填丝焊接接头腐蚀行为[J]. 殷士焜,吕俊霞,肖荣诗. 中国激光. 2016(04)
[9]焊接速度对2A97铝锂合金激光焊接头的影响[J]. 王安,张林杰,宁杰,白清林,杨健楠. 激光杂志. 2016(02)
[10]铝合金T型接头双激光束焊接断裂行为研究[J]. 邓景煜,刘红兵,李昊,王玉华,秦涛,陶汪. 航空制造技术. 2015(S1)
博士论文
[1]铝合金机身壁板结构双侧激光焊接特征及熔池行为研究[D]. 杨志斌.哈尔滨工业大学 2013
[2]不等厚铝合金薄板激光拼焊及数值模拟[D]. 余淑荣.兰州理工大学 2007
硕士论文
[1]海工高强钢激光—电弧复合焊数值模拟研究[D]. 郇学东.东南大学 2017
[2]船体大型结构件焊接变形预测[D]. 周洋.江苏科技大学 2016
[3]T型结构激光深熔焊接过程中小孔型气孔形成机理研究[D]. 李希彬.上海交通大学 2014
[4]铝锂合金机身壁板结构激光焊接特性研究[D]. 张澐龙.哈尔滨工业大学 2013
[5]深冷对AZ31镁合金TIG焊接头残余应力影响的数值模拟[D]. 邓华然.太原科技大学 2012
[6]铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接稳定性研究[D]. 欧阳自鹏.南京航空航天大学 2012
[7]薄板铝合金T型接头双激光束双侧焊接应力和变形的有限元分析[D]. 苏阳.南京航空航天大学 2012
[8]5083铝合金T型搭接接头高功率CO2激光焊接工艺研究[D]. 许超.上海交通大学 2012
[9]高强铝合金T型接头激光焊接技术研究[D]. 杨涛.武汉理工大学 2011
[10]铝合金双光束激光填丝焊温度场与应力场数值模拟[D]. 刁旺战.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3614165
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