激光—电弧/磁场深熔复合焊接熔池数值模拟

发布时间：2025-01-15 20:56

　　高功率激光焊接以其能量密度高、焊接热影响区小,焊接质量高等特点,已在工业领域得到广泛的应用。与此同时,激光焊接也存在着桥连性差、适应性差等缺点,因此将激光与其他能场相互耦合进行复合焊接的方法被陆续提出。复合焊接过程复杂,熔池行为剧烈,一般的实验手段难以直接获得焊接过程中熔池及小孔内部的温度场、速度场以及压力场等内部信息,制约了对焊接机理的深入理解和焊接技术的进一步推广。本文通过数值模拟的手段对激光-电弧/磁场复合焊接熔池及小孔的内部传热和流动过程做了分析。分析了激光、电弧热源模型及其组合热源模型的空间分布,考虑了焊接过程中蒸汽反冲作用力、浮力、表面张力、热毛细力等对熔池及小孔运动的影响,建立了激光-电弧、激光-磁场复合焊接综合数学模型。并通过UDF(User Define Function),采用C编程将能量、体积力等源项,边界条件,材料的热物性参数等添加FLUENT控制方程中,基于VOF(Volume of Fluid)方法对小孔及熔池的气/液界面进行了实时追踪。研究了激光与电弧焊接的温度场分布情况,以及偏置型激光-电弧复合焊接熔池的温度场分布情况及特点。分析了激光-电弧复合焊接前期,...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题来源、目的及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 研究现状总结与问题分析
    1.4 本文的主要工作与结构
2 激光‐电弧/磁场复合焊接数学模型
    2.1 引言
    2.2 激光-电弧/磁场复合焊接的控制方程
    2.3 激光-电弧/磁场复合焊接的热源模型
    2.4 基于VOF的界面跟踪方法概述
    2.5 数值求解方法与FLUENT二次开发
    2.6 本章小结
3 激光‐电弧复合焊接耦合仿真分析
    3.1 引言
    3.2 激光-电弧复合焊接数学模型
    3.3 激光-电弧复合焊接网格划分与计算参数
    3.4 激光-电弧复合焊接小孔与熔池耦合仿真结果与分析
    3.5 本章小结
4 激光‐磁场复合焊接耦合仿真分析
    4.1 引言
    4.2 激光-磁场复合焊接数学模型
    4.3 网格划分与计算参数
    4.4 激光-磁场复合焊接仿真结果与分析
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 研究展望
致谢
参考文献



本文编号：4027842