镀锌板激光钎焊温度场的数值模拟

以镀锌钢板为母材,以CuSi3焊丝为钎料,进行了单、双光束激光钎焊实验．在分析单、双光束激光填丝钎焊传热行为的基础上,采用有限元方法对激光钎焊温度场进行了数值模拟,提出了激光填丝钎焊热源模型．采用体热源来模拟熔化钎料铺展流动引起的传热,模型考虑了热物性参数随温度的变化带来的非线性影响以及潜热、辐射和对流对传热的影响．对典型激光钎焊工艺参数下的温度场进行计算,结果表明：单光束激光钎焊有较高的温度梯度,而2mm焦点间距的双光束钎焊接头峰值温度和温度梯度低,高温区域宽,更适合于获得良好的钎焊接头．     

导管安装感应钎焊温度场分布数值模拟

导管安装感应钎焊技术是为了实现导管的现场安装而提出的一种特殊的工艺技术.由于焊接时不同工艺参数的差异,导管焊接区域温度场分布差异较大.介绍了导管安装感应钎焊实现方法、热输入输出模型,建立了温度场分布数值模拟模型,并用有限元软件进行数值模拟,分析了钎焊温度分布规律,为该类型焊接工艺的制定提供了依据.     

网带式连续钎焊炉内钢坯温度场数值模拟

在用耐热温度数据记录仪测温实验的基础上,建立了网带式连续钎焊炉内钢坯升温过程的数学模型,利用有限元软件ANSYS对其温度场进行有限元数值模拟。通过计算出45钢坯料不同表面温度的实时换热系数,同时将环境温度作为时间的函数施载,模拟得到坯料在钎焊炉中各区段的温度场的实时分布情况。同时模拟计算了钎焊炉加热段内坯料特征点处温度随时间的变化曲线,并与测温曲线进行了对比。结果表明:模拟计算值与实测数据吻合良好,温差值最大为9℃,验证了所建传热模型的正确性。     

导管安装感应钎焊温度场数值模拟

针对导管安装感应钎焊的特点,建立了工件的有限元分析模型.基于电磁场和温度场顺序耦合的有限元分析方法,采用ANSYS软件对导管焊接区域的温度场进行了三维瞬态分析.结果表明,导管接头焊接区域的温度场分布不均匀,在轴向上呈中间位置高,两边逐渐降低的分布,温度梯度较大.采用6点同步测温仪检测焊接区域的温度场,并与模拟值进行对比,表明模拟值与实测值吻合良好.研究结果可以为测温点的选取、钎焊过程控制方法的制定以及焊接缺陷形成机理的分析提供依据,并为改进工艺方法、改善温度场分布提供技术参考.     

铝/钢TIG熔钎焊温度场和流场数值模拟

采用计算流体动力学(CFD)商业软件FLUENT,建立了铝/钢TIG熔钎焊搭接数学模型,并对温度场和流场进行了数值模拟。结果表明,焊接温度场呈非对称分布,钢侧温度梯度大于铝侧温度梯度。熔池中心的最高温度为1 218 K。在钢板上表面,钢与铝之间的换热要强于钢与空气之间的换热,致使搭接区域温度较高、温度梯度小,非搭接区温度较低、温度梯度大。熔池内流体最大流速为0.449 m/s,流体流动较为剧烈,所形成的涡流会导致熔池内低沸点金属蒸发,在焊缝中形成气孔。     

国内外电子束钎焊及其数值模拟研究动态

综述了国内外电子束钎焊的研究概况,以及电子束钎焊温度场及应力场数值模拟的研究发展动态。简述了电子束钎焊的应用及国内外研究者在电子束钎焊热过程研究中已取得的部分成果,指出数值模拟技术在电子束钎焊热作用过程研究中的重要作用。但是,由于数值模拟研究方法使用中对问题的抽象与简化,使得对实际复杂焊接结构的计算精度还有待提高。特别是鉴于电子束钎焊过程的快速高效局部热作用,开展其应力场以及结构应力缓和控制方面的深入研究就显得尤为重要。     

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。     

变比热的塑件瞬态温度场数值模拟

对塑件冷却过程进行分析,通过假设,建立了一维非稳态传热模型。考虑无定形聚合物和结晶型聚合物的比热对温度的依赖性,利用分段线性函数拟合聚合物的比热—温度曲线,通过对空间域和时间域的离散化,运用有限差分数值方法,模拟了无定形聚合物和结晶型聚合物注塑平板在模具中冷却的一维瞬态温度场。     

中厚板轧后管层流控冷瞬态温度场数值模拟

利用热流耦合有限元方法得到了管层流水冷区钢板表面热流边界条件，适用于板面温度为100～900℃，上、下集管射流初始速度分别为1．5～3．5m／s、2．5～4．5m／s。建立了钢板瞬态温度场求解的有限元几何模型、网格模型、材料属性与初始条件等，并对12～60mm厚度钢板控冷过程进行了数值模拟与分析。计算终冷温度与实测结果比较，相对误差低于5％，温降相对误差大部分低于10％。     

B4C／装甲钢钎焊温度场有限元模拟

根据B4C和装甲钢的钎焊.建立二维真空钎焊传热有限元模型,该模型同时考虑了辐射和热传导传热、材料热物性随温度变化等因素的影响,并在此基础上简化了边界条件,利用ANSYS软件对真空炉内的温度场进行计算模拟,得到了接头附近的温度分布,同时分析了钎焊温度和保温时间对接头中心温度场的影响.模拟结果与试验结果基本一致,说明本模型是比较有效和可靠的.     

Numerical simulation of temperature field in multilayer heterogeneity lamination laser soldering

A temperature field numerical simulation is carried out using the finite dement method for laser soldering on PECT (piezoelectric ceramics transformer). A three-dimensional model of laser soldering temperature field of multilayer materials is established. Then, the model was simplified in order to perform an efficient finite dement analysis. Moreover, the temperature distribution characteristic in the laser soldering is investigated and verified by experiments. In all cases, the numerical results are in good agreement with the experimental measurements.     

多道激光熔覆温度场的有限元数值模拟

分析了激光熔覆过程中温度场的主要影响因素,在主要考虑边界条件和热源数据的基础上,建立了送粉式激光熔覆多道搭接情况下温度场的有限元计算模型,并对板材上搭接三道熔覆层的熔覆温度场进行了三维数值模拟,得到了每道熔覆层上中心点的温度变化规律.结果表明,在激光熔覆过程中每道熔覆层中心点上的温度随时间延长呈锯齿状变化,且每个中心点所能达到的最高温度并不相同.此外,搭接情况下,熔覆层中心点每次升温前的最低温度是随着熔覆顺序的进行而逐渐升高的,且升高趋势类似于抛物线.此计算结果合理,为研究应力场和应变场的变化规律打下基础.     

多热源合成SiC冶炼炉温度场的动态数值模拟

根据多热源工业生产SiC冶炼炉温度场具有平面非稳态导热的特点,建立了冶炼炉内温度变化的动态数学模型,采用数值计算方法,动态模拟了炉料的升温合成反应及传热过程,获得了冶炼炉内温度分布及其动态变化规律,得到了四热源炉合成SiC的供电时间为60h左右,这一结果应用工业试验进行了验证。应用同样方法,可以获得表面负荷、炉芯尺寸等工艺参数,可以为工业生产SiC提供理论指导。     

双辊铸轧薄带钢温度场的有限元数值模拟

建立了双辊铸轧薄带钢过程有限元数学模型 ,开发了二维温度场的模拟软件TRC HEAT。利用该软件对熔池内的温度场进行了模拟 ,得到了不同工艺条件下温度场曲线 ;得到了实现稳定轧制时各工艺参数之间的关系 ,为铸轧过程的分析和控制提供了理论依据     

送粉多道搭接激光熔覆温度场的数值模拟

运用ANSYS有限元分析软件,对送粉式多道搭接激光熔覆过程的温度场进行了数值模拟。考虑到材料热物性的非线性特征以及对流换热的边界条件,建立了三维有限元模型;送粉过程及熔覆单元的生长过程采用"生死单元法"来实现。结果表明:在多道搭接激光熔覆过程中,先凝固的熔覆道对后续搭接熔覆道有预热作用,两者之间存在一个初始温度差;在熔覆层中,搭接区的温度高于其它区域,存在重熔现象;熔覆层每道熔池节点的热循环曲线呈现周期性变化且基本相似;熔覆层易出现端部效应问题;熔覆层中上部温度梯度沿激光扫面方向水平分布,下部与扫描方向垂直分布,在基体与熔覆层交界处温度梯度出现突变和最大值,是裂纹高发区。     

铸造铝合金圆锭温度场实验研究和数值模拟

通过设备测定了半连续铸造Φ100mm铝合金圆锭温度分布,以此为基础,通过反算法得到直接冷却半连续铸造铝合金水冷段换热系数与铸锭表面温度的关系。计算表明,随着铸锭表面温度的降低．换热系数逐渐增大;在温度由400℃降至130℃的过程中,换热系数急剧增大,温度在130℃左右时达到最大,其最值大约为23000W/(m~2·K);当温度继续降低时,铸锭表面换热系数又迅速减小。并用三维有限元对铸造过程的凝固规律进行了数值模拟,模拟值和实验值基本吻合。     

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。     

基于生死单元的激光熔覆温度场数值模拟

计算了不同激光功率条件下粉末粒子到达基体前的温升情况,并将粉末粒子到达基体前的温度作为初始条件,采用生死单元法对单道和多道激光熔覆温度场进行了研究.利用熔池尺寸和形貌,验证了模型的可靠性.结果表明,粉末粒子温升和激光功率呈线性关系,单道熔覆层的温度变化呈一个锯齿状,升温过程近似呈直线上升,降温曲线近似呈双曲线的一支,而多道熔覆过程中,温度场呈后拖的偏椭圆状.节点上的热循环经过逐渐增大的峰值,峰值温度最终趋于稳态.     

汽车驱动桥壳焊接温度场的三维数值模拟

针对汽车驱动桥壳SMAW焊接,考虑到材料的热物理性能参数、相变潜热与温度的关系,建立了焊接过程的三维有限元模型。选用合适的焊接工艺参数进行数值分析,得到桥壳在不同时刻下的温度分布,并对沿焊缝和垂直焊缝方向上节点的热循环曲线进行对比分析;以焊接电流和焊接速度为变量,研究不同的工艺参数对焊接温度场的影响;对冲压后桥壳进行焊接试验,将试验结果与模拟结果进行比较,两者基本吻合,验证了有限元模型的可靠性。     

金属熔焊成形三维温度场数值模拟与分析

针对三维金属熔焊技术经历多次重叠热循环,层间等待时间直接影响成形质量和焊缝微观组织及可能引起的成形缺陷,建立了基于Sysweld求解器的单道多层直线往返堆积路径有限元模型,并进行加工试验验证. 结果表明,数值模拟技术可准确得到金属熔焊复杂的温度场及循环曲线,随层数的增加,热量累积,热源后方热影响区不断扩大,需设置层间等待时间保证成形质量. 等待时间大于30 s时,焊缝区经历明显的温度循环,成形质量较好. 等待时间越长,焊缝微观组织晶粒越均匀细密.