大型导流管高功率激光焊接路径选择与整体变形研究

发布时间：2017-09-30 11:25

  本文关键词：大型导流管高功率激光焊接路径选择与整体变形研究

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【摘要】：船舶工业的发展对国民经济、国家军事实力有着重要的作用,其中导流管制造精度是影响船舶动力性能最重要的关键零部件之一,因此对其焊接工艺、控形控性的研究是国家层面制造领域重要的科研方向之一。导流管是安装在螺旋桨上的钢质结构,根据船体的不同种类,其结构尺寸有差异,通常为多曲面组合体,主要作用是提高船舶的推进效率,主要加工方式为焊接。由于导流管结构与功用的特殊性,其焊接的工艺要求相对较高。焊接是一种工艺相对复杂、应用范围很广的加工方式。对于大型厚壁船舶导流管而言,传统的弧焊方式已无法满足对于船舶制造的更高要求,为开发新的大型厚壁导流管的焊接工艺与研究方法,采用4千瓦大功率光纤激光器作为焊接热源,对导流管的激光焊接路径工艺以及整体变形情况做研究。本文首先讲述了课题研究背景,分析了国内外焊接的历程及发展趋势,重点为激光焊接技术。其次,详细阐述导流管的结构并对其焊接要求做分析,根据分析要求,得出其典型焊接头为T型焊接头,运用ANSYS仿真软件,依据热弹塑性理论以及固有应变理论,确立以温度场分析中热影响区的宽度为纽带结合二者的研究方法。再次,对T型焊接件在三种不同焊接路径下的温度场分布以及变形情况进行数值仿真计算,对三种不同焊接路径下的计算结果依据形变量的大小进行对比,得出变形量最小的焊接路径,即为最优路径。通过分析得出的结论为:采用多阶段对称焊接方法对焊件造成的变形最小,即为最有焊接路径。最后,运用最优焊接路径方案对导流管整体做变形分析。采用扇区扩展方法得出整个导流管的变形情况,结果显示值为0.258mm,考虑叠加结果是,变形量不超过5.16mm,小于传统弧焊方法。
【关键词】：大型导流管 焊接变形 固有应变 热弹塑性 数值模拟
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG456.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1. 绪论9-17
• 1.1 课题来源9-10
• 1.2 研究背景、目的及意义10-11
• 1.3 激光焊接技术国内外发展现状及趋势11-15
• 1.4 主要研究工作15-16
• 1.5 本章小结16-17
• 2. 导流管焊接结构及热变形研究理论基础17-25
• 2.1 导流管焊接结构分析17-21
• 2.2 焊接分析常用理论基础及方法确立21-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3．导流管典型接头理论求解过程及模型建立25-38
• 3.1 ANSYS 分析求解25-30
• 3.2 导流管变形概要分析30-32
• 3.3 有限元模型建立32-37
• 3.4 本章小结37-38
• 4．导流管典型接头热变形研究路径选择及导流管整体变形研究38-64
• 4.1 导流管典型接头焊接路径方案一38-45
• 4.2 导流管典型接头焊接路径方案二45-52
• 4.3 导流管典型接头焊接路径方案三52-56
• 4.4 各方案计算结果对比56-60
• 4.5 大型导流管整体变形研究60-62
• 4.6 本章小结62-64
• 5. 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64
• 5.2 研究展望64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 附录攻读学位期间所取得的研究成果71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 顾新盛;姚润钢;孔红雨;刘瞿;;人工神经网络在焊接中的应用研究和发展[J];材料开发与应用;2010年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 陈建波;大型复杂结构焊接变形热弹塑性有限元分析[D];上海交通大学;2008年

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本文编号：947946