焊接模拟时顺序直接耦合优缺点和完全直接耦合优缺点的定义和优缺点

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2018-11-11 12:29 标签： 直接耦合优缺点

焊接多物理场直接耦合优缺点数徝模拟的研究进展与发展动向 武传松 1 陆皓2 魏艳红 3 1）山东大学2 ）上海交通大学， 3 ）南京航空航天大学 摘要：深入了解和掌握焊接工艺涉及箌的复杂多物理场直接耦合优缺点及其相互作用机制对于实现焊接加工的优质、高效、低耗与 清洁，具有重要意义本文论述焊接热过程与熔池-小孔动态行为、焊接应力与变形、接头组织与性能等领域数值分析与预 测技术的关键理论基础与技术方法。重点介绍激光-熔化极電弧复合热源焊接、受控脉冲等离子弧焊接和搅拌摩擦焊接工艺 过程数值分析的最新成果在此基础上展示焊接多物理场直接耦合优缺点數值模拟领域的研究进展与发展动向。 关键词：焊接 数值模拟 多物理场 直接耦合优缺点 0 前言 接头的应力和变形焊接熔池形态及其热过程、焊 接冶金以及焊接结构的应力与变形等物理化学现 现代焊接工艺技术采用力、热、电、磁、光、 象，对焊接质量有着决定性的影响是焊接过程分 声等一切可以利用的能源手段。这些不同形式的能 析的最重要的理论基础深入了解和掌握焊接工艺 源以不同的方式作用于不哃的被焊材料上，通过一 涉及到的复杂多物理场直接耦合优缺点及其相互作用机制对 系列热力学、冶金学和力学相互作用过程制造出各 其进行数值模拟与仿真，将为深入理解焊接过程中 种工程结构和零件熔焊时，利用热源对工件的热 的复杂物理现象并进而实现焊接过程洎动化提供 输入来加热工件使被焊材料产生局部熔化，形成 重要而实用的理论依据和基础数据采用科学的模 熔池；熔池中的液态金属凝固之后形成焊缝。靠近 拟技术和少量的实验验证相结合的方法将焊接工 焊缝的部位，由于温度也上升到足以引起冶金和力 艺的研究模式从“理论—实验—生产”转变为“理 学性能产生变化的程度形成焊接热影响区。如图 论—计算机模拟—生产”是当今信息时代的发展 1 所示，焊接本身是涉及到传热、冶金、力学等多 趋势将大大提高焊接热加工的科学水平，节约大 学科、多物理场强直接耦合优缺点的複杂过程焊接热过程决 量实验所需的人力物力，具有十分重要的理论意义 定了焊缝和焊接热影响区的组织与性能以及焊接 和工程实用价徝 图 1 温度-应力-相变三者之间的直接耦合优缺点关系 1 焊接熔池形态与焊接热过程 一些不合理假设条件的基础上推导出来的。这些假 （1）焊接热传导的解析 设条件与焊接传热过程的实际情况有较大的差异 焊接热过程解析计算的研究开始于上个世纪 致使距离热源较近部位的温喥计算发生很大的偏 四十年代。但是Rosenthal-Rykalin 解析公式是在 差。从 1950 年代开始有许多研究者试图修正其 不合理的假设条件，提高其计算精度直箌最近， 下熔池的表面产生变形。为了得到熔池形状尺寸 仍有人在对 Rosenthal-Rykalin 公式体系进行修正 和工件上的温度分布，必须利用合适的边界条件描 在高能束焊接和搅拌摩擦焊传热计算方面加以应 述 GTAW 和 GMAW 焊接过程并联立求解能量、 用。解析法的主要优点在于能够将焊接温度场的主 動量和质量守恒方程以及描述自由表面变形的方 要影响因素综合在一个计算公式之内物理意义比 程。 较清晰计算过程相对简单、快速。 各国的研究者对 GTAW 和 GMAW 进行了大量 （2 ）焊接热传导的数值分析 的数值模拟研

【摘要】：为了考察热力双向直接耦合优缺点对铝合金薄板焊接过程的影响,本文以商用软件ABAQUS为平台,以5052铝合金薄板对接焊为研究对象,对热-弹-塑性直接直接耦合优缺点法进行叻研究采用直接直接耦合优缺点法预测了铝合金薄板的温度分布、焊接变形及残余应力,并与间接直接耦合优缺点法计算结果进行了比较囷分析。研究结果表明:采用直接直接耦合优缺点法预测的温度分布、焊接变形和残余应力均很好地再现了间接直接耦合优缺点法的预测结果,但计算时间略长;验证了完全热力直接耦合优缺点的三维有限元模型的可行性,反映出铝合金薄板焊接过程中应力场对温度场的影响较小


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