异种钢激光-电弧焊复合焊接数值模拟

目的研究异种钢激光-GMAW复合焊接温度场以及应力场变化。方法运用ANSYS有限元分析软件,以5 mm厚D500钢和A514钢为研究对象,采用均匀分布的柱体热源与椭球热源组合的方法,建立了激光-GMAW焊接热源模型,对异种钢激光电弧复合焊接过程进行了模拟计算,并与实验所得的焊缝形状以及焊后残余应力进行了对比。结果结果表明,异种钢激光电弧复合焊接过程焊接变形以及残余应力实验结果与数值计算结果吻合较好。结论验证了锥体加柱体热源与椭球热源的组合热源模型在异种钢激光-GMAW复合焊接温度场及应力场模拟中的适用性,从而为不同焊接工艺条件下异种钢激光-GMAW复合焊接的焊缝形状和尺寸预测,提供了一种有效的途径。     

921A舰船钢激光–MAG复合焊接过程数值模拟分析

目的 对厚度为16 mm的921A舰船钢进行激光–MAG复合焊接,得到最佳工艺参数,从数值模拟的角度验证焊接工艺的可靠性。方法 利用SYSWELD+Visual–Environment软件对激光–MAG复合焊接过程进行数值模拟,选用3D高斯热源与双椭球热源相结合的复合热源模型对激光–MAG复合焊接过程进行仿真,绘制不同时刻及不同焊缝区域的时间–温度曲线,采用热弹塑性有限元法对应力变形场进行仿真计算。结果双椭球热源模型与3D高斯热源模型相结合的复合热源模型能够获得较为理想、接近真实热源形貌的热源形态;焊缝区域的焊接热源在行进过程中温度稳定,模拟热源温度可达3 200℃,具有典型的焊接热循环曲线特征,且距离焊缝越远,升温速率和冷却速率越慢;焊接残余应力主要集中在焊缝处,约为440 MPa,且焊缝两端的结合部位具有较高的残余应力。结论 复合热源模型适用于16 mm厚的921A钢激光–MAG复合焊接数值模拟,焊后板材的残余应力低于材料的屈服强度,冷却后板材的变形程度较小,最大变形量为1.13 mm,表明激光–MAG复合焊接方法及工艺适用于16 mm厚921A钢的焊接。     

高强钢激光电弧复合焊接温度场的数值模拟与试验研究

目的 对厚度为12 mm的HG785D高强钢进行复合焊接,获取最佳焊接工艺参数,建立适用于激光-MIG(Metal Inert Gas Welding)复合焊接的热源模型.方法 采用激光-MIG复合焊接方法进行焊接试验,建立适用于HG785D高强钢激光-MIG复合焊接的"高斯锥形体+均匀锥形体+高斯柱形体"复合热源模型...     

基于复合热源的铝合金激光-MIG复合焊接的有限元模拟

针对15mm厚Al-Mg-Zn铝合金试板多层多道激光-MIG复合焊接过程,综合考虑了脉冲MIG焊接过程大量焊丝的填充带入熔池的熔滴热量和激光焊接过程中的小孔能量沉积效应,建立了复合热源模型。使用ABAQUS有限元软件对上述焊接过程进行了温度场模拟,同时采用非线性弹性边界条件来模拟真实的工装约束作用;通过与实验结果进行对比,模拟的焊缝形貌与试验吻合得较好。     

覆膜金属粉末激光烧结过程温度场的数值模拟

目的 对覆膜金属粉末变长线扫描激光地过程的温度场进行研究。方法 对激光源的加热特性。粉末材料的热物性参数及激光烧结动态过程是行研究分析。建立温度场数学模型,应用限元方法进行计算。结果与结论 温度场的数值计算结果与实验测量结果基本吻合。利用模场计算结果可以进行工艺参数优化。     

超级钢焊接温度场的数值模拟

针对等离子焊接方法,选择适当的热源模式,利用Fortran语言编制热源模式程序,根据温度场的数学模型,利用工程模拟软件MSC．marc对超级钢焊接温度场进行数值模拟并进行温度场分析,模拟结果与实验结果对比表明模拟结果基本准确。     

激光熔覆温度场和流场数值模拟研究现状和发展趋势

本文回顾了已报道过的激光重熔和激光熔覆熔池温度场和流场的数值模拟，重点评述了激光重熔和激光熔覆熔池温度场及流场数值模拟的数学物理模型和自由表面处理方法，并对这一领域今后的发展提出了自己的看法。     

激光前向转移技术及其温度场数值模拟研究

激光具有加工重复性好、能量精确控制及加工精度高等优点,其加工对象的尺寸可以达到微米甚至是亚微米级,可实现三维空间结构高精度加工。激光因其具备上述优异的性能,被应用于材料加工。激光能量还被用来诱发物质向特定方向转印,此类技术也被称为激光前向转移技术。主要综述了激光前向转移技术的实现过程、原理及微观机制,着重介绍并分析了激光前向转印技术发展的历史及其应用现状,如金属Cu,Cr,Al等金属薄膜的转印、单壁碳纳米管转印键合、微纳米结构的加工、元件异质集成等。最后对激光前向转移技术的温度场仿真的研究现状进行了分析和总结,具体包括仿真的方法、模型的使用等。     

AZ91D镁合金表面激光熔凝温度场的数值模拟及其摩擦学性能

激光熔凝温度场的变化对熔凝层性能有重要影响。目前,将温度场数值模拟及熔凝层性能结合的研究报道较少。对AZ91D镁合金进行激光熔凝,建立了熔凝温度场有限元模型,分析了激光熔凝过程温度场加热冷却的规律,并通过试验验证模型的准确性。分别采用扫描电镜、显微硬度计、共聚焦激光扫描显微镜及摩擦磨损试验机分析了激光熔凝层的形貌、硬度及摩擦学特性。结果表明:激光熔凝温度场呈动态分布,表现出典型的急热骤冷特征,激光熔凝层显微硬度由表及里呈梯度分布,较好地验证了激光熔池的深度,熔凝层显微硬度均值为基体的1.4倍;激光熔凝层磨损量仅为基体的1/3,耐磨性较基体大幅提高,熔凝层及基体的磨损机制主要为磨粒磨损。     

激光熔覆生物陶瓷涂层温度场的数值模拟

本文针对激光熔覆原位合成生物陶瓷涂层的试验过程，进行了相应的数值模拟。计算出激光熔覆合成羟基磷灰石等钙磷基生物陶瓷的三维温度场。结果表明激光熔覆形成的温度场有利于生物陶瓷涂层形成细小且呈梯度分布的组织。     

基于ANSYS的模铸高碳钢凝固过程温度场数值模拟

为改善钢锭头部保温性能,利用有限元分析软件ANSYS对模铸高碳钢凝固过程的温度场进行了数值模拟。重点讨论了绝热板不同热导率值与不同宽面厚度值及发热板不同生热率值对钢锭头部保温性能的影响。结果表明,通过增加发热板生热率不能明显改善钢锭头部温度场;绝热板热导率数值符合保温材料性能指标,将其宽面厚度调整为35~40mm能满足钢锭头部保温要求。     

CLAM 钢搅拌摩擦焊温度场有限元分析

通过Ansys Apdil参数化语言建立三维温度场模型,采用移动热源分步加载的方法,对CLAM钢在搅拌摩擦焊接过程中的温度场进行模拟分析,结果表明,CLAM钢可以进行固态连接;搅拌摩擦过程中热能主要来自轴肩摩擦生热;焊接头四周的高温区域一直呈现出椭圆形,温度呈阶梯状分布。在板厚方向上,从上表面到下表面温度依次降低,呈等腰梯形分布。     

等离子弧焊接熔池和小孔形成过程数值分析

目的 研究等离子弧焊接穿孔过程中熔池内部的金属流动情况和小孔动态变化过程。方法 通过“传热-熔池流动-小孔”之间的相互耦合关系,建立了等离子弧焊接穿孔过程的数值分析模型,通过VOF方法追踪了小孔界面,采用FLOW-3D软件模拟了等离子弧焊接熔池和小孔的形成过程,定量计算了等离子弧焊接温度场、熔池流场及小孔形状;分析了等离子弧焊接熔池和小孔行为;并通过等离子弧焊接实验数据验证了模拟结果。结果 当焊接时间为0~1.0 s时,小孔深度曲线与熔深曲线几乎相同,小孔底部紧贴熔池底部;在2.8 s以后,小孔深度曲线与熔深曲线有一定距离,小孔深度曲线在一定范围内波动,等离子弧焊接电弧挖掘作用到达极限,电弧压力与其他力达到平衡状态。模拟的焊缝熔深为8.04 mm、熔宽为13.20 mm,实验测得的焊缝熔深为8.00 mm、熔宽为13.42 mm。结论 构建的随小孔动态变化的曲面热源模型和电弧压力模型可以描述等离子弧焊接过程中的电弧热-力分布;模拟出了等离子弧焊接熔池和小孔动态演变过程;模拟得到的等离子弧焊接焊缝形貌与实验测得的焊缝形貌基本吻合。     

磁场辅助电弧焊接旋转等离子体行为的数值模拟

目的 研究外加纵向磁场对倾斜电极TIG焊接的电弧温度分布、流动模式和工件所受热力作用的影响.方法 建立磁场-电弧复合焊接热、电、磁、流动的三维数学模型.通过数值模拟和高速摄像实验,揭示倾斜电极电弧在外加磁场作用下的流动、形貌及温度演化机制.结果 外加纵向磁场后,电弧流动速度明显增加,流动模式由沿电极方向喷射变为近似沿竖直方向旋转向下的流动模式;电弧对工件的热作用均匀性提高,热作用中心向电极正下方靠近,但在焊接横向方向上存在偏离;工件受到表面的电弧旋转拖拽力和内部的旋转洛伦兹力作用,最大洛伦兹力可达50000 N/m3.结论 基于所建立数学模型的模拟结果与实验电弧形貌吻合良好,结果表明,外加纵向磁场能够显著改变电弧的形态及流动模式,提高电弧热流密度的均匀性,并能够对熔池产生有效的搅拌作用.     

厚钢板激光弯曲成形机理的模拟研究

对厚钢板的激光弯曲成形过程进行数值模拟.建立了钢板激光弯曲成形的三维非线性瞬态热力耦合有限元模型,模型中考虑了材料热物性参数和力学性能参数与温度的相关性.计算了钢板激光弯曲成形过程中的温度和应力,并预测了钢板的弯曲角度.模拟结果表明,厚度方向的温度梯度是导致钢板弯曲变形的主要原因.对数值模拟的结果进行了相应的实验,模拟结果与实验结果符合较好.     

搅拌摩擦焊温度场数值模型的研究进展

针对搅拌摩擦焊(FSW)的一个主要研究方向是探讨焊接过程中温度场的演变规律。在研究温度场时,数值模拟方法具有试验方法难以替代的优势。回顾了针对FSW温度场进行数值模拟时涉及到的主要模型、它们的大体思路以及各自的特点,重点论述了其中的产热和传热模型。在产热模型中,讨论了与热输入有关的热源模型、产热量计算模型和接触模型;在传热模型中,分别从热传导、对流换热和热辐射等方面进行了分析。此外,考虑到某些材料属性对温度场模拟结果的影响,文章的最后也对其进行了简要讨论。