旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真
发布时间：2023-02-09 09:19
焊接熔池成形是焊缝质量研究的关键,焊接参数变化直接决定焊接熔池动态行为,旋转电弧传感焊接由于焊丝旋转带来许多新特性,因此,其熔池动态特性有待研究。首先,根据流体分析的相关理论,在FLOW-3D软件中,分别建立了GWAM平堆焊与旋转电弧传感器平堆焊仿真模型。对GWAM平堆焊短路过渡熔池三维动态成形特性进行了研究,并重点研究了定向热源与非定向热源对焊接过程熔池成形特性的影响,获得了其温度场以及流场分布。发现GWAM平堆焊短路过渡熔池成形过程中,高温区域由热源中心向周边低温区域扩散,液态金属活性随着温度的降低而减弱;热源倾角直接影响熔池内部高温区域的位置,温度高能量强,液态金属活跃,导致此处的熔池深度超过低温区域,熔池底部边界非规则弧面。其次,对旋转电弧平堆焊短路过渡熔池三维动态成形数值进行计算,获得了其温度场以及流场分布,并对不同旋转频率旋转电弧焊接三维熔池成形数值进行计算,对比分析仿真得到的熔池成形过程中区域温度变化和液态金属流动变化的规律,得出了旋转频率对焊接三维熔池成形的影响规律以及旋转频率优质范围。最后,建立了旋转电弧焊接试验平台,确定了试验过程中设备与工件材料Q235-A的具体参...
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 课题研究目的及意义
1.3 旋转电弧传感器的国内外研究现状
1.4 焊接熔池国内外研究现状
1.4.1 TIG焊焊接熔池研究发展情况
1.4.2 MIG焊焊接熔池行为数值模拟研究发展
1.4.3 GMAW焊焊接熔池行为数值模拟研究发展
1.4.4 激光接焊熔池数值模拟研究发展
1.5 研究内容
1.6 本章小结
第2章 短路过渡熔池数值模拟仿真理论基础
2.1 引言
2.2 GWAM短路过渡焊接熔池模型
2.3 旋转电弧短路过渡焊接熔池模型
2.4 焊接熔池流体动力学理论基础
2.4.1 质量守恒方程
2.4.2 动量守恒方程
2.4.3 能量守恒方程
2.4.4 流体压缩性分析
2.5 焊接熔池成形热力学理论基础
2.5.1 热传导
2.5.2 热对流
2.5.3 热辐射
2.5.4 熔化凝固
2.5.5 熔池中自由表面的处理(VOF方法分析)
2.6 焊接熔池中体积力加载
2.6.1 熔池自由表面压力
2.6.2 熔池表面浮力加载
2.6.3 熔池表面电磁力加载
2.7 焊接熔池模拟过程实现
2.7.1 FLOW-3D软件介绍
2.7.2 模拟过程实现
2.8 本章小结
第3章 GWAM平堆焊短路过渡熔池成形数值模拟
3.1 引言
3.2 GMAW平堆焊焊接模型的基本假设
3.3 控制方程组
3.3.1 质量守恒方程
3.3.2 动量守恒方程
3.3.3 能量守恒方程
3.4 几何模型和材料的物性参数
3.4.1 建立几何模型
3.4.2 材料的物性参数
3.5 几何模型的网格划分
3.6 边界条件
3.7 GMAW平堆焊短路过渡仿真结果分析
3.7.1 模拟计算参数选择
3.7.2 GMAW平堆焊短路过渡热源半径
3.7.3 定向热源GMAW平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
3.7.4 非定向热源GMAW平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
3.8 本章小结
第4章 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真分析
4.1 引言
4.2 旋转电弧焊接模型的基本假设和控制方程组
4.2.1 旋转电弧平堆焊模型的基本假设
4.2.2 控制方程组
4.3 几何模型与边界条件
4.4 模拟计算参数选择
4.5 旋转电弧焊接热源半径
4.6 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
4.6.1 旋转电弧熔池仿真结果分析
4.6.2 不同频率旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
4.7 本章小结
第5章 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池试验分析
5.1 引言
5.2 旋转电弧平堆焊试验平台及焊接工艺参数
5.3 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池截面获取
5.4 不同旋转频率下旋转电弧焊接熔池结果及分析
5.4.1 10Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.2 15Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.3 20Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.4 25Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3738633
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 课题研究目的及意义
1.3 旋转电弧传感器的国内外研究现状
1.4 焊接熔池国内外研究现状
1.4.1 TIG焊焊接熔池研究发展情况
1.4.2 MIG焊焊接熔池行为数值模拟研究发展
1.4.3 GMAW焊焊接熔池行为数值模拟研究发展
1.4.4 激光接焊熔池数值模拟研究发展
1.5 研究内容
1.6 本章小结
第2章 短路过渡熔池数值模拟仿真理论基础
2.1 引言
2.2 GWAM短路过渡焊接熔池模型
2.3 旋转电弧短路过渡焊接熔池模型
2.4 焊接熔池流体动力学理论基础
2.4.1 质量守恒方程
2.4.2 动量守恒方程
2.4.3 能量守恒方程
2.4.4 流体压缩性分析
2.5 焊接熔池成形热力学理论基础
2.5.1 热传导
2.5.2 热对流
2.5.3 热辐射
2.5.4 熔化凝固
2.5.5 熔池中自由表面的处理(VOF方法分析)
2.6 焊接熔池中体积力加载
2.6.1 熔池自由表面压力
2.6.2 熔池表面浮力加载
2.6.3 熔池表面电磁力加载
2.7 焊接熔池模拟过程实现
2.7.1 FLOW-3D软件介绍
2.7.2 模拟过程实现
2.8 本章小结
第3章 GWAM平堆焊短路过渡熔池成形数值模拟
3.1 引言
3.2 GMAW平堆焊焊接模型的基本假设
3.3 控制方程组
3.3.1 质量守恒方程
3.3.2 动量守恒方程
3.3.3 能量守恒方程
3.4 几何模型和材料的物性参数
3.4.1 建立几何模型
3.4.2 材料的物性参数
3.5 几何模型的网格划分
3.6 边界条件
3.7 GMAW平堆焊短路过渡仿真结果分析
3.7.1 模拟计算参数选择
3.7.2 GMAW平堆焊短路过渡热源半径
3.7.3 定向热源GMAW平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
3.7.4 非定向热源GMAW平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
3.8 本章小结
第4章 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真分析
4.1 引言
4.2 旋转电弧焊接模型的基本假设和控制方程组
4.2.1 旋转电弧平堆焊模型的基本假设
4.2.2 控制方程组
4.3 几何模型与边界条件
4.4 模拟计算参数选择
4.5 旋转电弧焊接热源半径
4.6 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
4.6.1 旋转电弧熔池仿真结果分析
4.6.2 不同频率旋转电弧平堆焊短路过渡熔池成形仿真结果分析
4.7 本章小结
第5章 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池试验分析
5.1 引言
5.2 旋转电弧平堆焊试验平台及焊接工艺参数
5.3 旋转电弧平堆焊短路过渡熔池截面获取
5.4 不同旋转频率下旋转电弧焊接熔池结果及分析
5.4.1 10Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.2 15Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.3 20Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.4.4 25Hz下旋转电弧焊接熔池结果对比分析
5.5 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
本文编号：3738633
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/3738633.html
