双椭球焊接热源模型一般式的数值模拟研究

发布时间：2017-09-07 12:12

  本文关键词：双椭球焊接热源模型一般式的数值模拟研究

  更多相关文章： 热源模型 数值模拟 焊接温度场 热流密度分布参数

【摘要】：影响焊接数值模拟的因素很多,其中焊接热源模型起着关键作用,热源模型在很大程度上影响着计算结果的准确性。在熔化焊数值模拟中,应用比较广泛的是由Goldak提出的双椭球热源模型。然而其热流密度分布参数为固定值,对于某些焊接过程不太适用。就此问题,首先应用Goldak双椭球热源模型对全自动MAG焊进行温度场的数值模拟。并通过验证试验对模拟结果进行分析。然后在对双椭球焊接热源模型一般式各个参数分析的基础上,研究热源模型的参数对温度场模拟结果的影响。结果表明:热流分布形状参数、焊接热效率和热流密度分布参数对温度场模拟结果影响较大。在对模拟过程进行优化时,可以通过调整焊接热效率、热流密度分布参数的取值,使结果更准确。其次,本文主要研究焊接热效率和焊接热流分布参数两个因素对数值模拟的影响。研究证明,焊接热效率的改变使热输入发生变化,进而影响数值模拟结果;焊接热流分布参数变化,能量的集中程度随之改变,从而影响数值模拟结果。此外,重点对焊接热效率、热流密度分布参数取值对焊缝区峰值温度、熔宽、热影响区宽度的影响规律进行了总结,得出在本文试验条件下的经验公式,为双椭球焊接热源模型一般式的推广应用奠定基础。最后,在上述研究的基础上,将双椭球热源模型一般式应用到全自动MAG焊的焊接过程数值模拟中。结果表明,与Glodak双椭球热源模型相比,双椭球焊接热源模型一般式的计算结果与试验结果更接近。另外,应用双椭球焊接热源模型一般式对SMAW温度场进行模拟,与试验结果较吻合。
【关键词】：热源模型 数值模拟 焊接温度场 热流密度分布参数
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG40
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 选题的背景及意义14-15
• 1.1.1 焊接数值模拟概述14-15
• 1.1.2 研究焊接热源模型的必要性15
• 1.2 热源模型的国内外研究现状15-24
• 1.2.1 典型热源模型分析15-19
• 1.2.2 双椭球热源模型的研究进展19-20
• 1.2.3 双椭球焊接热源模型一般式的提出20-24
• 1.3 本课题研究的内容和方案24-26
• 1.3.1 研究内容24
• 1.3.2 研究方案24-26
• 第二章 Goldak双椭球热源模型数值模拟及其结果26-46
• 2.1 焊接温度场模拟的理论基础26-28
• 2.1.1 ANSYS热分析理论26-27
• 2.1.2 边界条件与初始条件27-28
• 2.2 焊接试验28-30
• 2.2.1 焊接方法和母材的选取28-30
• 2.2.2 全自动MAG焊的焊接试验设计30
• 2.3 ANSYS热分析30-35
• 2.3.1 ANSYS热分析流程30-35
• 2.3.1.1 创建有限元模型31-34
• 2.3.1.2 施加载荷并求解34-35
• 2.3.1.3 查看结果35
• 2.4 数值模拟参数的确定方法35-40
• 2.4.1 焊接热效率的确定方法35-38
• 2.4.2 焊接熔池形状参数的确定方法38-40
• 2.4.2.1 f_f与f_b值的确定方法38
• 2.4.2.2 形状参数a、b、cf、cb的确定方法38-40
• 2.5 焊接温度场的模拟结果分析40-44
• 2.5.1 验证试验40
• 2.5.2 数值模拟结果分析40-44
• 2.6 本章小结44-46
• 第三章 双椭球焊接热源模型一般式参数取值影响规律的研究46-64
• 3.1 熔池的形状参数对数值模拟结果的影响46-56
• 3.2 焊接热效率对数值模拟结果的影响56-59
• 3.3 热流密度分布参数取值对模拟结果的影响59-62
• 3.4 本章小结62-64
• 第四章 双椭球焊接热源模型一般式模拟效果研究64-82
• 4.1 双椭球焊接热源模型一般式参数的优化设计64-74
• 4.1.1 焊接热效率取值的优化设计64-69
• 4.1.1.1 焊接热效率取值对能量分布的影响64-67
• 4.1.1.2 焊接热效率取值与数值模拟结果的关系67-69
• 4.1.2 热流密度分布参数取值的优化设计69-74
• 4.1.2.1 热流密度分布参数取值对能量分布的影响69-73
• 4.1.2.2 热流密度分布参数取值与数值模拟结果的数学关系式73-74
• 4.2 MAG焊数值模结果及试验验证74-77
• 4.3 焊条电弧焊数值模拟结果及试验验证77-81
• 4.4 本章小结81-82
• 第五章 结论82-84
• 参考文献84-88
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果88-90
• 致谢90-91

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本文编号：809469