高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立

基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的"钉头"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性.     

高能束焊接双椭球热源模型参数的确定

双椭球热源模型常用于高能束焊接过程数值模拟，模型中形状参数选择的合理与否对于计算精度和效率有很大影响。由于缺乏定量化描述，进行数值模拟时，只能依靠经验通过反复试算确定模型参数，选择的随机性很大。为此该文提出了一种用解析法计算高能束焊接双椭球热源模型参数的方法，通过实例计算和有限元模拟对该方法进行了验证，并建立了确定模型形状参数的经验公式。研究结果表明，使用该方法只需进行简单的解析计算便可直接求得数值模拟所需的热源参数，简化了试算过程，提高了数值模拟的效率和精度。     

电子束焊接数值模拟新型热源模型的初步探索

旋转高斯曲面体热源模型,能较好的反映电子束焊接深熔焊的特点,但只能得到圆滑的“抛物”形焊缝。作者对此进行了改进,使其能较好的反映常见的“酒杯”形或“钉”形焊缝,并采用了ANSYS软件对平板电子束焊接温度场进行了数值模拟,同时从焊缝形貌及试验测得的热循环曲线进行验证,得到了与试验结果较吻合的温度场计算结果。     

基于旋转GAUSS曲面体热源模型的激光焊接热过程的数值模拟

利用旋转GAUSS曲面体新型热源模型,忽略深熔激光焊时小孔对传热的影响,建立了移动激光热源作用下的三维数学模型.采用PHOENICS3.4软件,模拟了SUS304不锈钢深熔激光焊接热过程的温度场和熔池熔合线形状,得到了激光深熔焊接时的温度场分布规律和"钉头"状的熔池形状,数值模拟结果与实验结果基本吻合.     

基于ANSYS平台焊接模拟中不同焊接热源的比较

比较了基于ANSYS平台的焊接温度场模拟过程中不同热源模式对计算结果的影响。采用不同的热源加载形式、电弧有效半径、焊接速度以及对流系数的模拟结果表明：对于复杂的焊接结构，应考虑2种或多种加载形式取代单一热源；与焊接速度、对流系数比较，电弧有效半径对模拟结果影响大为显著，在平板堆焊实验中，r为5mm时模拟结果与实际情况最为相符。     

焊接过程数值模拟热源模式的比较

焊接热源模式是焊接数值模拟研究的一个重要内容.文中简要介绍了焊接过程数值模拟热源的各种加载模式:高斯分布函数、双椭球分布函数、生死单元方法.针对具体算例,采用3种不同的热源加载模式进行三维焊接温度场的数值计算,并比较不同方法计算焊接温度场结果的差异.结果表明,生死单元方法是一种简单的热源加载模式,其计算效率优于其他2种加载方法.     

焊接热源模型的研究进展

概述了焊接温度场计算中热源模型的发展。主要论述传热学中常用的以集中热源为基础的线热源与面热源的解析模型、能量在空间以高斯函数形式分布的焊接热源模式及高斯分布函数的基础，引出的激光焊解析模式、分段移动热源模式、串热源模式、半球能量密度分布的热源模式、椭球能量密度分布的热源模式、双椭球能量密度分布等焊接热源模式。     

高能束焊接系统及应用技术研究新进展

结合国际焊接学会(IIW)高能束专委会近年来的学术报告及其他相关学者的研究成果,文中介绍了电子束焊接在非真空、局部真空、大机构焊接、填丝加工及修复等方面的最新研究成果和应用,同时介绍了激光焊接在复合焊接、光束轨迹精确控制、柔性焊接等方面的最新研究成果。文中主要涉及高能束加工工艺机理、装备自动化、在线监测及数值模拟等关键问题。基于以上回顾,文中探讨了提升中国高能束焊接技术研发能力与创新能力的可能途径。     

高能束焊接对材料的热冲击效应

激光、电子束等高能束焊接加热具有升温速度快、热集中性与瞬时性强等特点，对被焊材料造成热冲击。分析了高能束焊接的瞬态传热行为及热冲击力学效应，探讨了高能束焊接热力过程的研究方法。     

激光宽带加工数值模拟中的热源模型

针对宽带激光表面强化过程,建立了激光宽带热源理论模型.基于有限元软件SYSWELD进行了激光熔凝数值模拟,将模拟计算得到的光斑作用区形貌尺度、三维瞬态温度场分布和热循环曲线进行了对比与分析.42CrMo板材表面激光宽带熔凝的试验验证表明,宽带热源模型得到的热源光斑及"平底锅"状熔凝区截面与实际相符合,熔凝区截面尺寸和试验结果一致,可以获得沿激光扫描方向合理的瞬态熔池分布,试验测定的热循环曲线与模拟值逼近.激光光斑辐照作用使得工件表面经历了一个急剧加热、快速冷却的过程,同已有的其它热源模型相比较,使用宽带热源模型计算得到结果更符合实际,可以准确地模拟激光宽带加工过程.     

激光深熔温度场数值模拟热源模型分析

热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特征的基础上，构建了组合热源模型，讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状，并与实验结果进行了比较。     

激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

综述了几种可用于激光熔覆过程中温度场和应力场数值模拟的热源计算模型,并对其进行分析比较.指出采用有限元法,利用计算软件来实现熔覆过程中热源的添加是目前常用的优选方法.在此基础上考虑到粉末、基体、光源三者的相互作用提出了新的激光熔覆热源计算模型.关于激光熔覆热源模型的探讨为建立更加准确的激光熔覆计算模型,深入研究熔覆过程中的应力场与变形场提供帮助.     

激光熔覆数值模拟过程中的热源模型

综述了几种可用于激光熔覆过程中温度场和应力场数值模拟的热源计算模型，并对其进行分析比较。指出采用有限元法，利用计算软件来实现熔覆过程中热源的添加是目前常用的优选方法。在此基础上考虑到粉末、基体、光源三者的相互作用提出了新的激光熔覆热源计算模型。关于激光熔覆热源模型的探讨为建立更加准确的激光熔覆计算模型，深入研究熔覆过程中的应力场与变形场提供帮助。     

高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型

根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接（MIG）的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导.     

高能束焊在汽车工业中的应用

高能束焊具有加热集中、热输入量少、焊接变形小、热影响区小、焊接精度高，宜适用于难熔金属、热敏感性强的金属焊接等优点。并着重分析了激光焊接、电子柬焊接、等离子焊接在汽车工业各个方面的应用。