激光gmaw复合热源焊接温度场和热变形的有限元分析

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1、山东火学硕十学位论文激光+GMAW复合热源焊接温度场和热变形的有限元分析摘要Nd：YAG激光+GMAW复合热源焊接(Nd：YAGlaser+GMAWhybridwelding)将激光和电弧这两种热源复合在一起，同时作用于同一加工位置，充分利用两种热源各自的优势，又相互弥补各自的不足，成为一种优质、高效的焊接成形新工艺。本文针对该新型焊接工艺的特点，建立激光+GMAW复合热源焊接过程的数值分析模型，为实现其工艺参数的优化奠定基础。从宏观的焊接热过程出发，根据复合热源焊接的焊缝形状特点，建立了适用的、恰当的复合热源焊接的体积热源分布模式，即沿板厚方向，工件的上部采

2、用双椭球体热源，下部为中心轴热流峰值线性递增的圆柱体热源。将“双椭球体+峰值递增圆柱体’’组合式热源应用于SYSwELD软件与复合热源焊接热过程的有限元分析模型，计算了不同工艺条件下的复合热源焊接温度场以及焊缝形状尺寸，计算与实验结果吻合。证明了所提出的组合式体积热源的合理性和适用性。根据上述焊接温度场的计算结果，对复合焊接接头的热变形情况进行了初步计算，在焊缝熔深基本相同的情况下，对复合热源焊接和GMAw焊接的应力变形进行了比较，发现复合热源焊接时横截面、纵截面、上表面以及整体的变形量均要比GMAW焊时的小。本文的研究在为激光+GMAw复合热源焊接工艺参数优

3、化提供理论数据的同时进一步印证了该工艺的优越性。关键词：激光+GMAw，复合热源焊接，热源作用模式，热变形，有限元分析ABSTRACTFiniteElementAnalysis0ftheWeldingTbmperatureProfileSandThermalDistortioninLaser+GMAWHybridWeldingProcesSNd：YAGlaser+GMAWhybridweldingprocesswhichcombinesheatsourcesofboththelaserandtheGMAWarctoactonthesamepositionoft

4、heworkpiecemakesfIulluseoftheiradvantagesandoVercomestheirshortcomings，sothatitisbecomingoneofthenewweldingprocessofhighqualityanfefnciency．InthisstudMthenumericalanalysismodelofthehybridweldingprocessisdevelopedwimconsi(1eringitscharacteristics．AndthemodelCouldbetheb嬲isforoptimizin

5、gthepar锄eterSoftllisnewweldingprocess．FromthepointofViewinmacroscopicphenomenaofheattraIlsf．er，suitableandadaptiVeVolumetricheatsourcemodeisdevelopedt0compIetelyrenectthegeometriccharact甜sticofhybridweld．Acombinedvolumetricheatsourcemodelisproposed，i．e．adouble-ellipsoidalbodymodeisu

6、sedattheupperpartoftheworl(piecewhilea1inearly—increaSedpeakValueofheatnuxinGaussiancylindermodeis锄ployedatthelowerpartoftheworkpiecealongitsthicknessdirection．Thetemperaturefieldsonthewofkpiecesofdi日’erentconditionsarenumericanysimulatedusingmecombinedheatsource“double-e11ipsoid+li

7、ne砌y．increasedpeakValueofheatnuxinGaussiancylinder，’．ThecalculatedandmeasuredwelddimensionandgeometrymatI’hwelltodemonstI．atethereaSonablenessandsuitabilityofthecombinedvolumetricheatsourcemode．BasedonthecalculatedtempeI．￡衄eprofiles，finiteel锄entanalysisofthemaldistortionisconductedf

8、orhybridwelding，Inh