激光焊接温度场数值模拟

深入分析了激光焊接小孔传热模型的特点，在此基础上选取合适的热源形式，研究了移动线热源和高斯分布热源作用下，准稳态与瞬态激光焊接温度场。利用MAT—LAB软件及ANSYS有限元分析程序对激光焊接温度场地分别进行了计算及模拟，并且将两种分析结果进行了比较。最后还将有限元的模拟值与实测值进行了对比分析，进一步验证了小孔模型与高斯热源在激光焊接温度场模拟中的适用性。     

基于BP和GA的激光焊接热源模型参数优化

通过BP神经网络与遗传算法GA对激光焊接有限元模拟中的热源模型参数进行优化,实现了对激光焊接温度场的精确模拟。选取面体热源模型对激光焊接温度场进行了有限元模拟,将模拟中难以确定并且对结果影响较大的热源有效功率系数、热能分配系数和热源作用半径作为输入量,以有限元模拟结果的误差作为输出量对BP神经网络进行训练,得到具有一定预测能力的神经网络,并形成结合神经网络和遗传算法的参数优化方法。结果表明,经过参数优化后的激光焊接有限元模拟具有较高的精度。     

铝合金激光焊接过程有限元模拟与分析

激光焊接铝合金过程非常复杂,针对铝合金激光焊接过程的实际情况建立了有限元模型,试图通过有限元模拟的方法揭示激光焊接过程的特点.建模过程中激光热源模型考虑了表面热源和体热源,分别反映等离子体的影响和激光束的作用.利用有限元模型分析了激光焊接过程中小孔的形成和长大过程,同时将模拟结果与试验结果进行比较,模拟出的焊缝宏观截面形状与试验结果表现出较好的一致性,证明所建立的有限元模型是合理的.有限元模型可以用来预测实际焊接过程中不同焊接工艺参数下焊缝的成形情况,可以为激光焊接工艺参数的选择提供理论指导和参考,更好地发挥铝合金激光焊接的优势.     

焊接热过程和冶金过程

异厚度铝合金薄板激光拼焊温度场数值模拟；6061铝合金表面激光熔覆温度场的仿真模拟；Fluent在焊接模拟中的应用；磨机简体盖面层焊接温度场、应力场三维有限元分析；电子束钎焊技术及有限元分析管板接头温度场[编者按]     

激光冲击电火花堆焊焊缝表面的有限元模拟

为了探究激光冲击强化对电火花堆焊表面应力状况的影响,采用有限元分析软件ANSYS模拟电火花堆焊焊接过程,计算得出了焊接残余应力场的分布。在此基础上,利用ANSYS/LS-DYNA软件、进行了激光冲击堆焊焊缝表面的有限元模拟。结果显示:焊缝区域、热影响区域和基体残余应力经激光冲击处理都有明显的改善,焊缝区残余拉应力有效减少或消除。模拟结果与实验结果相吻合,这为有限元软件对焊接修复及激光处理工艺参数的优化提供了可靠的依据。     

基于有限元数值模拟的激光包覆焊焊接变形预测与控制

在不同焊接条件下采用激光焊接器对1Cr17Ni2马氏体不锈钢薄板在27SiMn合金结构钢表面进行激光包覆焊,采用Msc. Marc软件在相同条件下对激光焊接结果进行模拟计算。对比有限元数值模拟结果与实验数据可知,Marc有限元软件能够较为准确地预测焊接模拟的走向,可根据模拟结果对材料进行预处理以减少焊后应力。在激光功率为400 W、焊接速度0.8 m/min条件下,在实验和模拟中利用夹具对板材进行刚性位移约束,焊件变形量分别减少了95.3%和95.9%。同时通过预应力法对焊接变形进行模拟矫正,在800 N拉力下,板材变形量减少了29.3%。试验结果证明,采用刚性固定法和预应力法可以有效地减少焊接变形量。     

小功率脉冲激光模具修复温度场数值模拟

利用建立的高斯面热源与旋转体热源复合热源模型,在MSC·Marc有限元分析软件中分析计算小功率脉冲激光焊接修复模具中的焊接热过程。提取有限元模拟结果中焊接起始焊接位置与焊接路径中间位置的温度场数据,与实际试验利用热电偶配合红外线测温仪测量结果对比分析。有限元模拟软件计算结果与红外线温度传感器测量的实际焊接过程温度场,以及焊缝截面金相照片对比验证相近。建立的复合热源模型可有效描述小功率脉冲激光焊接修复模具过程中的热传导过程,可为小功率脉冲激光焊接在修复模具过程的热传导分析提供数据分析,提高小功率脉冲激光焊接修复模具的质量和使用寿命。     

铝合金激光深熔焊接工艺参数对焊缝成形的影响

使用所建立的有限元模型,分别对激光焊接功率在1～5kW,焊接速度在0.3～1.5m/min情况下进行了模拟,分别得到了激光功率与熔深、熔宽的关系和焊接速度与熔深、熔宽的关系。可作为铝合金激光焊接工艺指导。     

基于焊接模拟的B柱激光焊接变形预测

对B柱加强板与B柱内板进行了激光焊接试验,根据试验焊缝与模拟熔池的形貌对比得到热源输入参数,并参考实际焊接的过程建立了激光焊有限元模型,基于热塑性有限元方法模拟了热成型B柱加强板的激光焊接变形,并将模拟的板件变形与试验件的三维光学扫描结果进行了对比。结果表明,热成型B柱加强板在激光焊接后铰链孔处产生最大1.25 mm的y向变形,与试验件的三维光学扫描结果一致性较好。同时把上述模拟方法成功地应用到某车型白车身侧围门框的激光焊接,预测了侧围外板的焊接变形。     

铝合金激光深熔焊接热过程有限元数值模拟

对铝合金5A06简体纵缝进行激光深熔焊接。采用旋转高斯体热源模型和ANSYS有限元分析软件对其进行了数值模拟。结果表明,用有限元数值模拟方法得到的焊接温度场分布规律与实测结果基本一致。     

沟槽蒙皮结构激光焊接应力和变形的数值模拟

利用有限元分析软件MARC对"沟槽-蒙皮"结构的激光焊接过程进行三维数值模拟,涉及了激光焊接复合热源模型的确定,热力学边界条件的简化,数值模拟温度场的验证,以及残余变形和应力分布结果的分析和讨论.研究了结构上规则排列的多道焊缝的施焊顺序对焊接残余应力和变形的影响.结果表明,不同焊接顺序所产生的变形态相同,变形量有区别,而残余应力的分布则不同,以由外向中的对称顺序进行焊接时,结构的焊后残余变形最小,残余应力的分布比较均匀,峰值最小.     

Temperature field simulation of laser-TIG hybrid welding

The three-dimensional transient temperature distribution of laser-TlG hybrid welding was analyzed and simulated numerically. Calculations were based on a finite element model, in which the physical process of hybrid welding was studied and the coupling effect of the laser and arc in the hybrid process was fully considered. The temperature fields and weld crosssections of the typical welding parameters are obtained using present model. The calculation results shou that the model can indicate the relationship of energy match between laser and arc to joints cross-sections objectively, and the simulation results are well agreed with the experimental results.     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

Laser pulsed welding in thin sheets of Zircaloy-4

A simulation technique for the welding process design to obtain the high reliability of nuclear fuel spacer grids is presented. A finite element model of pulsed laser welding for Zircaloy-4 plate is developed, which incorporates the phase transitions and the dynamic material properties with transient temperature. The effects of pulsed laser parameters on the pool shape and welding-induced distortion are analyzed by simulations and verified by experiments. The parametric study presents that the welding induced distortions are highly dependent on the geometry of the molten zone and the heat affected zone.     

304不锈钢激光焊接工艺及数值模拟

采用激光自熔焊接技术对304不锈钢进行平板焊接试验,并通过对比分析微观组织和力学性能结果,得出最佳工艺参数为:P=2.6 kW、v=30 mm/s、Δf=+2 mm。通过金相组织表征、X射线荧光衍射和电子背散射衍射等分析方法得出焊接接头的焊缝组织由奥氏体和铁素体组成。依据最佳工艺参数选用大型通用有限元模拟软件ABAQUS,并采用高斯面热源和高斯旋转体组合热源对激光焊接过程进行模拟。将模拟获得的焊缝截面形貌和试验获得的焊缝截面形貌进行对比,并根据对比结果优化模拟模型。仿真结果表明,在移动热源的前端位置,等温线较密集,温度梯度较大,而移动热源后方,等温线较为稀疏,温度梯度减小。     

汽车铝合金板激光焊接热力耦合仿真及其验证

应用Prandtl-Ruess流动法则理论,建立热力耦合的理论模型,采用ANSYS有限元软件对汽车车身结构中铝合金薄板的激光焊接进行热力耦合分析,最后对模拟结果进行验证,从而说明仿真的正确性。     

薄板激光焊接温度场的数值研究

进行了薄板激光焊温度场的分析与数值模拟,在空间域上用加权余量法,时间域上用有限差分法离散,建立了有限元方程,并编制了相应的程序。在程序中考虑了材料热物性参数的温度相关性、熔化潜热以及对流辐射等对温度场的影响,为进一步分析应力应变场奠定了基础。最后对程序计算结果与实验结果作了比较,吻合较好。     

Thermal cycle and its influence on the microstructure of laser welded butt joint of 8 mm thick Ti-6Al-4V alloy

Ti-6Al-4V alloy is extensively used in the manufacture of components in aviation. In the current study, the laser welding process is adopted to joint the Ti-6Al-4V alloy plate which has the thick of 8 mm. A three-dimensional finite element model is established to simulate the temperature distribution of laser welding process. The thermal cycle curves are produced on the strength of the simulation results. Meanwhile, the microstructure characteristics of the welded joint are investigated combined with simulation results. The results show that weld zone, heat affected zone and based metal experience similar thermal cycles process and the cooling rate has an important influence on the formation of microstructure. Moreover, the simulation results are well matched with experiment results.     

铍环激光束钎焊过程的数值模拟

采用MARC软件对铍环激光束钎焊过程的温度场和应力场进行有限元分析，温度场分析得到与铍环实际激光束钎焊基本一致的焊缝形状，应力场分析表明，焊接后轴向应力和环向应力在焊缝中心的钎料上为压应力，在铍玻外表面热影响区的内表面均为拉应力，径向应力为压应力，焊接残余应力主要分布在离焊缝2mm的范围内，焊接后铍环内外表面发生径向收缩，将有限元分析得以的铍坏外形面的轴向残余应力结果与实测结果进行了比较，二者所反映的应力变化趋势基本一致。