TA15鈦合金構(gòu)件TIG焊接過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、鈦合金薄板焊接結(jié)構(gòu)在新型飛行器制造中得到了日益廣泛的應(yīng)用，這是提高產(chǎn)品戰(zhàn)術(shù)和技術(shù)性能、減輕自身重量和增加承載能力的主要途徑。但是鈦合金焊接應(yīng)力和變形問(wèn)題十分突出，使其應(yīng)用范圍受到了一定限制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，有限元軟件不斷應(yīng)用于焊接模擬領(lǐng)域，為各種工程問(wèn)題的求解提供了強(qiáng)大的支持，并節(jié)省了大量的實(shí)驗(yàn)費(fèi)用。利用有限元軟件對(duì)鈦合金薄板焊接過(guò)程的溫度場(chǎng)與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)進(jìn)行模擬計(jì)算，并加入適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)于研究鈦合金焊接應(yīng)力及變形規(guī)律，優(yōu)化控制

2、工藝參數(shù)和提高焊接質(zhì)量都具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文在這一背景下，建立了TA15鈦合金TIG平板表面堆焊、T型接頭與某型飛機(jī)壁板填絲焊的三維有限元模型，對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行模擬分析。
　　對(duì)于平板結(jié)構(gòu)，研究了熱源及其附近區(qū)域應(yīng)力分布規(guī)律，熱源作用的前方和焊縫熱影響區(qū)受壓應(yīng)力作用，熱源區(qū)域處于零力學(xué)狀態(tài)，熱源作用的后方和遠(yuǎn)離焊縫的區(qū)域受拉應(yīng)力作用，在焊縫的熱影響區(qū)內(nèi)出現(xiàn)了殘余應(yīng)力峰值。
　　對(duì)于T型接頭，研究了焊縫中部橫截面上各節(jié)點(diǎn)

3、焊接過(guò)程應(yīng)力應(yīng)變變化趨勢(shì)，隨著熱源的臨近，焊縫金屬逐漸進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，熔池內(nèi)金屬有負(fù)的塑性應(yīng)變產(chǎn)生，當(dāng)熱源經(jīng)過(guò)后塑性變形區(qū)域有所擴(kuò)大，塑性應(yīng)變?cè)黾?。焊接結(jié)束后，焊縫區(qū)域的縱向殘余應(yīng)力要明顯高于橫向殘余應(yīng)力，縱向殘余應(yīng)力峰值達(dá)到555MPa，低于鈦合金室溫時(shí)的屈服極限。利用切條法測(cè)量平板結(jié)構(gòu)與T型接頭焊縫中部橫截面上的縱向殘余應(yīng)力，測(cè)量結(jié)果與模擬結(jié)果相比均偏小，這與所采用的試驗(yàn)方法及有限元模擬過(guò)程中的模型簡(jiǎn)化有關(guān)。
　　基于T型接