铝合金焊接接头固有变形计算方法的开发
发布时间：2021-01-10 05:40
焊接是一种先进的制造技术,它在加工领域发挥着重要作用。与碳钢材料相比,铝合金的热物理性能和力学性能明显不同,由于铝合金的线膨胀系数约为碳钢的2倍,热传导率约为碳钢的45倍,弹性模量约为碳钢的1/3,高温屈服强度相对较低。正是这些材料性能的不同,使得铝合金在焊接过程中更容易产生焊接变形。特别是大型复杂的铝合金焊接结构件,由于影响焊接变形的因素错综复杂,如何通过结构设计优化和焊接工艺优化来减小和控制其焊接变形具有重要意义。因此,基于以上背景和现状,为了能够准确预测大型铝合金焊接结构的焊接变形,建立一种计算铝合金典型焊接接头固有变形的方法,是进一步实现固有应变法在大型焊接结构件中的应用,为快速准确预测焊接工程结构件焊接变形提供依据。在本研究中,针对铝合金薄板在焊接过程中容易产生屈曲变形的问题,研究了借助于切断法和逆解析法相结合的方法来获取固有变形的新方法。为了验证研究方法的科学性和妥当性,本文以TIG重熔和MIG铝合金薄板为例,对开发的方法进行了理论的总结和计算结果的分析。研究表明:尽管TIG重熔和MIG铝合金薄板焊后呈现不同的变形特征,本论文提出的方法都能获得较为精确...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三根棒模型
12学模型进行构建，为了理解和再现准稳态下焊缝方向的力学现象,设置约束无限大的状态，如图2-1的模型，可移动的刚体壁被固定，只对棒c进行加热和冷却。对其进行热弹塑性研究解析，并满足基本关系：位移与应变的关系；应力与应变的关系；应力平衡条件；边界条件。图2-1三根棒模型图2-2加热路径示意图对棒c从0℃加热到温度，产生的塑性应变在加热过程，冷却过程中是不同的，则固有应变不一样。加热路径如图2-2所示，根据棒c的屈服温度可以把加热过程分为以下三类：①低温加热（路径①：0℃→≦→0℃）；②中温加热（路径②：0℃→≦≦2→0℃）；③高温加热（路径③：0℃→2≦→0℃）。上面提到的屈服温度是指对于两端固定的棒加热冷却后正好产生屈服的最低温度，可用下式来计算：=（2.3）下面详细讨论这三种情况的固有应变的产生过程。（1）低温加热（路径①：0℃→≦→0℃），其加热路径图如图2-3所示，加热变化过程如图2-4所示。
13图2-3低温加热路径图图2-4低温加热参数变化过程A）加热过程（=0℃，≦）：棒c的温度从0℃到（≦），这里棒处于弹性范围，只有弹性应变和（= ），所以全应变可由下式表示：=+（2.4）此时棒c是受到约束条件的，因此棒的全应变=0，所以下式：==（2.5）而==随着温度增高，棒c内的压缩应力增大，产生的屈服温度可由下式计算：=（2.6）=（2.7）B）冷却过程（≦，0℃）：棒c从冷却到基准温度0℃，这一过程是完全弹性的过程，在这一过程不会产生塑性应变。（2）中温加热（路径②：0℃→≦≦2→0℃），其加热路径图如图2-5所示，加热变化过程如图2-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金薄板固有变形逆解析方法的研究与开发[J]. 梁伟,邓德安,MURAKAWA Hidekazu. 中国有色金属学报. 2015(11)
[2]6061-T651铝合金薄板接头的焊接变形[J]. 叶延洪,何静,蔡建鹏,孙加民,邓德安. 中国有色金属学报. 2014(10)
[3]铝合金双脉冲MIG焊过程的温度及应力变形模拟[J]. 曹淑芬,陈铁平,易杰,郭鹏程,李落星. 中国有色金属学报. 2014(07)
[4]随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形[J]. 周广涛,黄海瀚,方洪渊. 中国有色金属学报. 2014(04)
[5]薄板搭接接头固有变形逆解析方法[J]. 梁伟,龚毅,村川英一. 焊接学报. 2014(01)
[6]T形焊接接头固有变形逆解析方法的开发[J]. 梁伟,村川英一. 焊接学报. 2013(10)
[7]基于立体视觉焊接变形测量系统标定[J]. 张海鹏,韩端锋,苗玉刚,陈淼. 焊接学报. 2012(03)
[8]应用三维激光扫描法测量板材的焊接变形[J]. 何洪文,赵海燕,钮文翀,王鹏. 焊接学报. 2011(12)
[9]焊接变形光学测量技术研究[J]. 李玲. 光学技术. 2010(06)
[10]采用固有应变法预测铝合金焊接变形[J]. 周晶,常保华,张骅,都东. 焊接技术. 2010(06)
博士论文
[1]基于固有应变的船体分段焊接变形预测[D]. 李鸿.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2968166
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三根棒模型
12学模型进行构建，为了理解和再现准稳态下焊缝方向的力学现象,设置约束无限大的状态，如图2-1的模型，可移动的刚体壁被固定，只对棒c进行加热和冷却。对其进行热弹塑性研究解析，并满足基本关系：位移与应变的关系；应力与应变的关系；应力平衡条件；边界条件。图2-1三根棒模型图2-2加热路径示意图对棒c从0℃加热到温度，产生的塑性应变在加热过程，冷却过程中是不同的，则固有应变不一样。加热路径如图2-2所示，根据棒c的屈服温度可以把加热过程分为以下三类：①低温加热（路径①：0℃→≦→0℃）；②中温加热（路径②：0℃→≦≦2→0℃）；③高温加热（路径③：0℃→2≦→0℃）。上面提到的屈服温度是指对于两端固定的棒加热冷却后正好产生屈服的最低温度，可用下式来计算：=（2.3）下面详细讨论这三种情况的固有应变的产生过程。（1）低温加热（路径①：0℃→≦→0℃），其加热路径图如图2-3所示，加热变化过程如图2-4所示。
13图2-3低温加热路径图图2-4低温加热参数变化过程A）加热过程（=0℃，≦）：棒c的温度从0℃到（≦），这里棒处于弹性范围，只有弹性应变和（= ），所以全应变可由下式表示：=+（2.4）此时棒c是受到约束条件的，因此棒的全应变=0，所以下式：==（2.5）而==随着温度增高，棒c内的压缩应力增大，产生的屈服温度可由下式计算：=（2.6）=（2.7）B）冷却过程（≦，0℃）：棒c从冷却到基准温度0℃，这一过程是完全弹性的过程，在这一过程不会产生塑性应变。（2）中温加热（路径②：0℃→≦≦2→0℃），其加热路径图如图2-5所示，加热变化过程如图2-6所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金薄板固有变形逆解析方法的研究与开发[J]. 梁伟,邓德安,MURAKAWA Hidekazu. 中国有色金属学报. 2015(11)
[2]6061-T651铝合金薄板接头的焊接变形[J]. 叶延洪,何静,蔡建鹏,孙加民,邓德安. 中国有色金属学报. 2014(10)
[3]铝合金双脉冲MIG焊过程的温度及应力变形模拟[J]. 曹淑芬,陈铁平,易杰,郭鹏程,李落星. 中国有色金属学报. 2014(07)
[4]随焊超声波激振法控制铝合金薄板焊接应力及变形[J]. 周广涛,黄海瀚,方洪渊. 中国有色金属学报. 2014(04)
[5]薄板搭接接头固有变形逆解析方法[J]. 梁伟,龚毅,村川英一. 焊接学报. 2014(01)
[6]T形焊接接头固有变形逆解析方法的开发[J]. 梁伟,村川英一. 焊接学报. 2013(10)
[7]基于立体视觉焊接变形测量系统标定[J]. 张海鹏,韩端锋,苗玉刚,陈淼. 焊接学报. 2012(03)
[8]应用三维激光扫描法测量板材的焊接变形[J]. 何洪文,赵海燕,钮文翀,王鹏. 焊接学报. 2011(12)
[9]焊接变形光学测量技术研究[J]. 李玲. 光学技术. 2010(06)
[10]采用固有应变法预测铝合金焊接变形[J]. 周晶,常保华,张骅,都东. 焊接技术. 2010(06)
博士论文
[1]基于固有应变的船体分段焊接变形预测[D]. 李鸿.哈尔滨工程大学 2006
本文编号：2968166
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