激光再制造过程熔池温度场的数值模拟

建立简化二维非稳态温度场数值模型，采用有限元方法及ANSYS软件求解温度场分布，模拟了一个平板试验件激光再制造过程，其计算结果与文献提供数据比较误差较小，可以采用此计算方法提供的初始温度值和非接触测量温度变化量来控制工艺参数．     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG(钨极惰性气体保护电弧焊)焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

板料激光加热三维瞬态温度场的数值模拟

考虑了对流、辐射以及材料的热物性与温度的相关性，建立了板料激光加热时三维瞬态温度场的数学模型，用小步距间歇跳跃式移动光源来代替激光束的连续扫描，对该温度场进行了非线性有限元数值模拟，并将模拟结果与其它模型的结果进行了比较，为进一步定量分析板料的热变形提供了依据。     

厚钢板对接焊接三维有限元数值模拟与分析

采用有限元数值模拟方法,建立考虑热-固耦合效应的钢板对接焊接的三维有限元模型,运用生死单元技术模拟焊接全过程,从焊接残余变形和残余应力的角度,验证了分析模型的有效性,并分析了板件边界约束、焊接层数与道数、板件厚度、焊接顺序以及施工工艺对计算结果的影响。探讨了简化计算的可能性与正确性,并考虑了保温和设置支撑等施工工艺对焊接施工的影响。研究成果可为设计与施工提供一定的参考。     

异种金属物理性质对激光焊接熔池的影响

异种金属材料的物理性质会对焊接冶金化的整个过程产生很大的影响.在综述几类异种金属激光焊接的研究现状时,主要分析了Cu和Fe,Ni和Ti,Cu和Ni,Fe和Al这几时异种金属间的熔点、导热系数和溶解度的差异,对激光焊接凝固后熔池的形状、成分变化和微观组织特征的影响.     

脱硫吸收塔动力特性三维数值模拟分析

建立了烟气脱硫吸收塔的三维有限元分析模型,并给出了确定模型参数的原则和方法,对600MW电厂烟气脱硫吸收塔进行结构计算分析。得到了塔体的振型、周期等自振特性;通过这些动力特征,了解了该类型吸收塔结构的刚度分布情况,分析了加喷淋管与不加喷淋管对塔体结构的自振特性的影响;最后根据数值分析结果对吸收塔结构的设计提出了一些建议,为该类工程结构的设计提供可靠的依据。     

GTAW焊接过程中熔池发展的数值模拟及与实验结果的比较

用描述等离子弧和熔池中的流体流动和传热过程的数学模型对熔池的发生进行了数值模拟，模拟结果和文献中实验结果的比较表明，该数学模型能较好地预测熔池的形状和大小，模拟结果中所得到的双循环流动对理解实验所得的测熔池的形状有重要意义。     

铝合金薄板电子束穿透焊熔池的数值模拟

为有效地控制电子束焊接后的焊缝成形,得到符合要求的焊接结构,本文基于电子束焊接熔池物理过程的分析,使用有限体积法(FVM)数值模拟软件Fluent,对2mm厚的2219铝合金电子束穿透焊的温度场和流场进行数值模拟,研究了电子束穿透焊时熔池的流动行为及规律.模拟结果表明,电子束焊接形成穿透型匙孔时,熔池中液态金属的流速大小和方向迅速发生改变,最大流速可以达到10 m/s;产生的金属蒸汽反冲压力会使熔池剧烈震荡,熔池中远离匙孔的液态金属在Marangoni对流的驱动下,使熔池上、下两部分形成了较中间部分更长、更不稳定的拖尾,同时促进了熔池宽度的增加;熔池宽度和熔池拖尾长度分别在35 ms、90 ms左右达到了稳定.模拟焊接熔池凝固后,正面焊缝有一定的余高,背面焊缝有一定的收缩,其表面焊缝形态与实际焊缝形态吻合良好.此外,通过对熔池中液态金属的流速分析,还可以得出结论:金属蒸汽反冲压力对熔池的驱动作用远大于重力和表面张力的影响.     

T型接头激光焊接的温度场和应力场的数值模拟

基于SYSWELD的焊接分析功能,采用有限元方法研究激光动态焊接过程中温度场、应力场、应变场的变化情况,应用SYSWELD软件的校正工具对三维高斯热源进行校核.考虑各相的热物理性能参数与温度的非线性关系,建立焊接过程的数学模型和物理模型,以不锈钢X5CrNi1810为例,对T型接头进行三维动态模拟.结果表明:随焊接速度的减小,热循环在高温时刻停留时间增加,冷却速度减慢;随着远离起始端距离的增加拉应力值逐渐减小转变为压应力,最后趋向零.     

强夯加固回填土地基振动特性的三维数值模拟

基于ABAQUS有限元软件,采用大变形几何非线性三维有限元方法对回填土地基强夯施工引起的振动特性进行了研究.在有限元分析中,提出了强夯塑性加固区的判断标准,考虑每次夯击后回填土体塑性区的开展范围并对加固区内的土性参数进行调整,以此实现对强夯多次夯击过程的模拟.在此基础上分析了土体振动加速度、速度的特性及其变化规律,以及夯击能量对于土体振动特性的影响.在研究振动加速度峰值和速度峰值的衰减特征的基础上,得到了回填土地基强夯振动的影响范围.计算结果与实测数据吻合较好,验证了研究方法的可靠性.研究方法和结论对类似的强夯工程有一定的参考价值.     

6061-T6铝合金光纤激光焊接的数值模拟和实验

为了解决铝合金对接接头光纤激光焊的质量问题,采用热弹塑性有限元技术模拟焊接过程中的试样温度和应力变化,研究试样瞬态温度场和应力场变化规律及其分布特征,探讨激光功率和焊接速度对焊接质量的影响规律。实验采用的激光焊接系统,可实现快速预热并在充满氮气的密封腔中完成焊接过程。实验选取数值模拟确定的激光功率和焊接速度值,焊接完成2 mm厚6061-T6铝合金板对接接头。光纤激光焊接头的上下表面焊缝形貌平整连续,拉伸疲劳断口位于焊缝一侧的热影响区(HAZ)。模拟结果为光纤激光焊的机理研究和优化光纤激光焊接工艺提供了支持。     

水下气泡群运动特性及其三维数值模拟研究

在对水下单气泡运动受力分析及任意时间剖面多气泡运动特性研究的基础上，建立了水下气泡群运动数学模型。提出了一种基于时间剖面的分析方法，通过改进的RKF方法对各时间剖面进行求解，获得水下气泡群三维运动特性，发现出口处各随机气泡在脱离后，在很短时间内铅垂方向速度均达到一定值但有较小波动，水平各向速度随即趋于0；从运动轨迹分析看，相邻气泡碰撞几率很小，聚集成大气泡的可能性不大。     

风力机翼型边界层分离流动三维特性的数值模拟

针对NRELS809翼型绕流流动分别建立了二维和三维可压缩湍流模型,并进行了相应的数值模拟计算。湍流黏度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和k-ωSST两种湍流模型来处理。研究结果表明:基于RANS的三维Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下得到了更加细致的涡结构,且更能显示出边界层分离流动的三维特性,计算出的翼型气动性能与实验测试值更接近,因此,Spalart-Allmaras湍流模型比k-ωSST湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效。数值计算结果同时揭示了分离流动的三维特性是影响翼型气动性能的重要因素,而二维模型并不适用于翼型气动性能的计算。     

三维水翼梢涡气核运动特性的数值模拟

针对三维水翼梢涡处流场和气核运动特性的问题,采用LES湍流模型和DEM模型进行数值分析.对有攻角水翼梢部进行网格加密,成功捕捉到梢涡结构,在这个基础上添加DEM模型构建的气核,研究气核在梢涡影响下的运动规律.数值结果表明:该方法很好地模拟了带导流罩水翼梢涡形成与发展的过程,得出了直径为100μm的气核在梢涡影响下的迁移...     

焊接数值模拟技术发展现状

综述了近年来钎焊数值模拟技术的研究进展,并对数值模拟技术向系统化、精细化和精确化发展的趋势进行了预测. 得出了以下结论:1)采用有限容积法和分子动力学法对钎料熔滴的润湿铺展行为进行模拟,有助于研究多物理场耦合条件下钎焊工艺参数对钎料熔滴在基体表面的润湿、铺展和填缝的影响;2)有限元法可以较为准确地模拟钎焊接头应力场和残余应力分布、钎焊过程的温度场,以及对接头力学性能进行评估,模拟结果与试验结果基本吻合. 简化本构模型、引入材料性能参数、考虑界面传质和反应产物的影响等方面仍然是未来研究的难点和重点.

     

焊接夹具三维动态模拟的研究

对动态模拟原理和手动杠杆－－铰链焊接工装夹具配图装配过程进行了分析,提出了基于“画－擦－画”显示方式的三种模拟方案,通过对三种不同方案在实现焊接夹具三维动态模拟对的比较,得出第二种方案比较适合,并介绍了运用ARX技术实现焊接夹具装配三维图的动态模拟。     

焊接熔池形状的影响因素

焊接熔池形态是与焊接过程和焊接质量密切相关的因素,熔池的形状不仅决定了焊缝的形状,而且对焊缝的组织、力学性能和焊接质量有重要影响.熔池形状最重要的参数是熔深,它直接影响到接头的承载能力;其次是熔宽,熔池的宽深比对于提高焊接质量具有重要意义.     

沿河路基三维数值模拟分析

对河道水流水力学特性变化及冲刷特性进行研究,确定沿河公路路基冲刷最大深度,对保障沿河公路安全有重大意义.运用物理模型试验设置河床质,在分析路基冲刷沿程分布特征和流量及弯道角度对路基冲刷影响的基础上,通过模拟临河公路路基冲刷沿程变化,建立沿河公路路基冲刷三维数值模型,采用FLOW-3D对其进行求解,模拟出河道沿程各点冲刷...     

发动机活塞温度场的三维数值模拟

建立了活塞三维有限元模型,论述了活塞热分析的理论基础,通过理论计算确定某发动机活塞热边界条件,利用有限元分析软件进行温度场数值计算,得到活塞的三维温度场分布情况,为活塞的结构设计和改进提供了重要依据.