考虑背面小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型

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1、分类号：密级：TG456．2公开单位代码；10422学号；201112473∥户茹只番SHANDONGUNIVIE_RSITY硕士学位论文ThesisforMasterDegree论文题目：考虑背面小孔后向偏移的等离子弧焊接热过程模型Thethermalprocessmodelofplasmaarcweldingwithconsideringthebacksidekeyholedeviation作者姓名培养单位材料科学与工程学院专业名称指导教师合作导师材料加工工程2014年5月12日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得

2、的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：鑫咯日期：丝竺尘乏2。／关于学位论文使用授权的声明本人同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的印刷件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：象蝤导师签名：埤日期：出夕山东大学硕士学位论文目录摘要⋯⋯

3、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．IAbstract⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．III主要符号表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯。v第1章前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．1选题意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2等离子弧焊接过程数值模拟的研究现状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯11．2．1不考虑小孔的PAW模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．21．2．2考虑小孔的PAW模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一31．2

4、．3其他深熔焊接过程的数值模拟⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯51．3存在的问题⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯61．4本文的研究工作⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯7第2章考虑小孔孔道后向偏移现象的模型建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．1等离子弧焊接工艺实验⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯92．2建模思路⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3热传导模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．122．3．1能量控制方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．132．3．2初始条件及边界条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯

5、⋯．．132．3．3组合式体积热源模型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．142．4基于力平衡的小孔形状函数⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．172．4．1表面张力的取值⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．172．4．2等离子弧压力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．172．4．3等离子流后推力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．182．4．4熔池表面变形方程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯192．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．24第3章数学模型的求解⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．253．1方程离散化⋯⋯⋯⋯⋯

6、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．253．1，l网格划分⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯253．1．2控制方程的离散⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．253．1．3熔池表面变形方程的离散⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一28I。山东大学硕士学位论文3，2求解过程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．283．3热源模型随小孔尺寸进行调整的方式⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．303．4调节方式不同对计算结果的影响⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．313．5本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．34第4章熔池与小孔演变过程的数值计算结果与讨

7、论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．16mm厚工件等离子弧焊接过程的计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．354．1．1Testcase1(焊接电流135A，板厚6mm)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一354．1．2Testcase3(焊接电流150A，板厚6mm)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一404．28mm厚工件等离子弧焊接过程的计算结果⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．444．2．1Testcase4(焊接电流160A，板厚8mm)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一454．2．2Testcase5(焊接电流170A，板厚8mm)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯．．494．2'3Testcase6(焊接电流180A，板厚8mm)⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯一534．3等

8、离子流后推