基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究

发布时间：2021-03-13 09:23

　　焊接制造广泛地应用于飞机、船舶、桥梁和列车等领域中,精确快速地预测大型焊接结构的应力和变形是实现高精高效焊接制造的关键。长期以来,现有大型焊接结构应力和变形预测的主流算法一直面临着精度与效率难以兼顾的国际难题:热-弹-塑性算法精度高,但计算效率很低;固有应变算法效率高,但精度低,且难以适用于复杂结构。针对这一国际难题,本文创建了基于塑性应变映射的复杂结构焊接变形仿真技术路线,系统解决了精确塑性应变求解、映射误差控制、焊接顺序数学建模、夹具与加持力精确仿真等关键理论与技术难题;区别于国际上主流的焊接结构变形算法,研发出了具有完全自主产权的商品化仿真软件,使得在普通PC机上求解千万实体有限单元量级的大型复杂厚板类结构焊接变形问题成为可能。主要内容如下:1)基于准稳态熔池和能量守恒原则,推导了CFD（计算流体力学）-FEM（有限元方法）热源模型,实现了基于物理过程、无需热源校核的高能束焊接焊缝形貌预测;基于顺序耦合推导了热-弹-塑性算法的有限元求解格式,建立了内外嵌套NewtonRaphson迭代的非线性求解策略,降低了有限元计算中一阶四面体单元的数值振荡。以钛合金电子束焊接为例,采用新型热... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：163 页

【学位级别】：博士

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本文中各个章节之间的关系

常用的热源模型

实验观测到的熔池流动(304不锈钢激光功率5kW焊接速度2m/min)

【参考文献】：
期刊论文
[1]不同有限元软件对Q390钢厚板T型接头焊接残余应力和变形预测精度与计算效率的比较[J]. 逯世杰,郑乔,张超华,王义峰,邓德安.  机械工程学报. 2019(06)
[2]焊道填充方法对焊接变形及焊接残余应力的影响[J]. 张贵芝,张立平,占小红.  焊接技术. 2017(10)
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[4]焊缝收缩法焊接变形技术研究[J]. 徐东,李兴,李晓延,张盈彬.  造船技术. 2015(02)
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[7]大厚度构件电子束焊接残余应力的测量及计算[J]. 赵海燕,王鹏,巩水利,吴冰,吕涛.  清华大学学报(自然科学版). 2013(10)
[8]焊接非线性大梯度应力变形的高效计算技术[J]. 张建勋,刘川,张林杰.  焊接学报. 2009(06)
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博士论文
[1]大型复杂轮廓真空室焊接模拟及残余应力消除方法研究[D]. 修磊.中国科学技术大学 2017
[2]高强钢激光焊接相变与析出对热弹塑性影响机理及焊缝力学性能研究[D]. 荣佑民.华中科技大学 2017
[3]大型复杂船体结构焊接变形分析方法的研究及应用[D]. 王阳.上海交通大学 2015
[4]大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D]. 蔡志鹏.清华大学 2001

硕士论文
[1]基于SYSWELD的焊接接头温度场和残余应力场研究[D]. 李振江.北京交通大学 2010
[2]基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究[D]. 谢元峰.武汉理工大学 2006
[3]中厚板多道焊焊接过程中温度场和应力场的三维数值模拟[D]. 梁晓燕.华中科技大学 2004



本文编号：3079964