Ti-,3-A1金屬間化合物激光焊溫度場的數(shù)值模擬.pdf

1、該文基于ANSYS軟件,針對激光焊接過程中產(chǎn)生的溫度場進(jìn)行了三維的實(shí)時動態(tài)模擬的研究,提出了激光焊溫度場的模擬分析方法.激光焊接是一個局部快速加熱到高溫,并隨后快速冷卻的過程.隨著激光束的移動,整個焊件的溫度隨時間和空間急劇變化,材料的物理性能參數(shù)也隨溫度劇烈變化,同時還存在熔化和凝固時的潛熱現(xiàn)象.因此,激光焊接溫度場的分析屬于典型的非線性瞬態(tài)熱傳導(dǎo)問題.該文針對Ti<,3>AL金屬間化合物的激光焊接工藝結(jié)果提出了"兩點(diǎn)一線"熱源模型焊

2、接熱源模型,利用該模型進(jìn)行了實(shí)例計(jì)算,而且計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相吻合.對于Ti<,3>AL金屬間化合物激光焊溫度場的模擬計(jì)算,最大的問題就是計(jì)算時問過長,分析其原因主要有三點(diǎn):(1)嚴(yán)重的材料和幾何非線性導(dǎo)致求解過程收斂困難;(2)三維模型中自由度數(shù)目龐大;(3)因熱源移動需采用多步載荷進(jìn)行計(jì)算.為了解決這一問題并提高計(jì)算精度,該文對高溫時材料的物理性能參數(shù)進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪x取和處理;采用過渡網(wǎng)格劃分形式劃分網(wǎng)格以保證焊縫處網(wǎng)格足夠細(xì)小;點(diǎn)熱源

3、選取高斯函數(shù)分布和線熱源進(jìn)行疊加,利用ANSYS軟件的APDL(ANSYS Parametric Design Language)語言編寫程序?qū)崿F(xiàn)移動熱源的加載;選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算時間步長.該文還進(jìn)行了普通鈦合金激光焊溫度場的模擬,由于與金屬間化合物的晶格結(jié)構(gòu)不同,導(dǎo)致激光熱作用效果不同,通過調(diào)整激光功率的熱效率,模擬結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果也吻合.通過研究和算例驗(yàn)證,該文得出的"兩點(diǎn)一線"熱源模型和建立的三維激光焊溫度場的動態(tài)模擬分析方法是完全可行