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《天津大学》 2009年
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复杂铝合金结构焊接应力与变形行为研究

曾志  
【摘要】: 铝合金焊接结构广泛应用于船舶、航空航天等工程领域。由于其热膨胀系数大、弹性模量小,在焊接过程中不可避免地产生较大的残余应力与变形。因此,对铝合金焊接结构的焊后残余应力与变形进行研究,具有重要的理论意义和现实价值。本文采用部分与整体的方法,分别采用热弹塑性有限元法和固有应变法对5A06铝合金加筋圈体和筒形结构的焊接残余应力与变形进行了数值分析。 在红外实时测温的基础上,对熔化极惰性气体保护电弧焊(MIG)角焊缝间断焊的温度场进行了研究。此外,间断焊过程中存在已焊焊缝的预热作用和后续焊缝的再加热作用。根据MIG焊熔池热流密度的分布及间断焊热循环的特点,提出了结合电弧热流双高斯分布和过热熔滴双椭球形分布的复合型热源分布模式,并采用优化设计的方法确定了间断焊过程中瞬态的热源形状参数。经实验验证,该热源模型可有效地对角焊缝间断焊温度场进行数值模拟。 采用间接耦合法深入研究了间断焊过程中的动态焊接应力场的演变及分布规律,对铝合金加筋圈体结构的焊接过程进行了数值分析。加筋结构的角变形是由焊件厚度方向的温度梯度和焊缝的横向收缩两方面决定的,且焊接顺序和焊缝长度对焊接残余应力与变形也有很大的影响。 基于角焊缝间断焊热弹塑性分析,并综合考虑了焊接工艺及焊件尺寸对多层多道V型坡口对接焊缝的影响,采用固有应变法对5A06铝合金筒形结构的焊接变形进行了数值计算。结果表明,筒体结构出现了波浪变形,无筋板支撑部分下塌较严重,并对可能发生的失稳变形进行了预先估计和分析。通过加强板焊接前后结构压下载荷的测定实验验证,表明了固有应变法在复杂焊接结构的数值模拟中具有很高的效率并能保证一定的精度。最后,为保证铝合金加筋筒形结构的尺寸精度,对既定加工工序作了一定改进,在间断角焊后对其进行整体退火消应处理,利用有限元方法定量分析了退火温度、保温时间和冷却速度等因素对消应效果的影响,制定了相应的退火规范。研究结果对此类筋板加强结构的焊接生产及热处理工艺的制定具有重要的工艺技术指导作用。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG404

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【引证文献】
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1 李迅波;吴刚;曾志;王锦夏;赵刚;;镁合金/不锈钢激光-TIG复合焊的数值分析[J];焊接学报;2011年08期
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1 张九海;王其隆;杨春利;白海威;;焊枪倾角对熔池振荡的影响[J];金属科学与工艺;1990年01期
2 田锡唐,顾福明,高进强;圆柱壳体与法兰对接环形焊缝的焊接变形规律研究[J];材料科学与工艺;1996年03期
3 胡成华;周平;;利用激光杠杆测定杨氏弹性模量[J];大学物理;2006年03期
4 梅林,沈风刚,王裕文,薛锦;立向下焊焊接熔池表面温度场分布的红外热象法测定[J];焊接;1999年02期
5 陈楚,汪建华,杨洪庆;非线性焊接热传导的有限元分析和计算[J];焊接学报;1983年03期
6 陈楚,汪建华,罗宇;轴对称热弹塑性应力有限元分析在焊接中的应用[J];焊接学报;1987年04期
7 陈俊梅,陆皓,汪建华,陈卫新,郝达军;网格尺寸对别克轿车副车架总成焊接变形预测精度的影响[J];焊接学报;2002年02期
8 王煜,赵海燕,吴甦,张建强;高能束焊接双椭球热源模型参数的确定[J];焊接学报;2003年02期
9 田锡唐,顾福明,高进强;圆柱壳体上环形焊缝焊接变形的数值分析[J];航空材料学报;1996年02期
10 徐军,吴苏,赵海燕,蔡志鹏;基于简化模型采用有限元方法计算特大型梁结构的焊接变形[J];焊接技术;2001年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金华;李丽华;;基于脉冲激光的微光夜视技术研究[J];安防科技;2012年02期
2 金泽安;;夜视技术[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2007年06期
3 张书权;王仲珏;代礼;文伟;胥锴;;0Cr18Ni9不锈钢焊接温度场的数值仿真[J];安徽工程大学学报;2011年03期
4 彭功生,许强;饱水冻土水热力耦合分析[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2005年02期
5 梁君亮;李昊;;材料物理参数选取对钢结构焊接模拟的影响[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2010年03期
6 张伟林,王建锋;圆拱非线性稳定问题的加权余量法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1995年02期
7 张伟林,干洪;圆柱壳分析的环状样条超级单元[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1996年04期
8 张伟林;截锥型旋转壳力学计算的一种新方法[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1997年01期
9 邵卓平,张伟林;振动时效工艺中残余应力测试方法的探讨[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);1998年03期
10 朱一平;叶献国;;焊接残余应力对钢构件受力性能的影响[J];安徽建筑;2006年04期
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1 张则青;王福祥;潘继东;裴海涛;李天翔;;大型龙门吊主梁焊接控制变形研究[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 赵海军;侯祖春;张慧;;60CrMnMo轧辊裂纹修复[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
3 赵晨光;李春国;鲁欣豫;曹军;;低合金高强钢N-A-XTRA700的焊接[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
4 乔新旺;;郑州黄河公铁两用桥边下弦整体节点杆件制造技术[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
5 李云波;方正;张永刚;王慧丽;;近海面异常折射对光电探测目标特征的影响分析[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
6 谭碧涛;李艳娜;景春元;;导弹目标光学特性研究[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 张立臣;汪韬;尹飞;杨瑾;胡雅楠;;非接触式远程微小物体温度的测量[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
8 余杰;刘金凤;;大型风扇静子叶片焊接组合件加工工艺研究[A];第三届民用飞机先进制造技术及装备论坛论文汇编[C];2011年
9 魏艳妮;李京龙;熊江涛;张赋升;黄甫;;纯铝与镁合金搅拌摩擦焊界面温度及工艺的研究[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 王者昌;;焊接应力变形原理若干问题的探讨(7)[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
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1 付文俊;矿井封闭火区救灾辅助决策系统研发[D];辽宁工程技术大学;2010年
2 杨秀芝;低合金高强钢双丝焊热过程数值模拟及接头组织转变行为研究[D];华中科技大学;2010年
3 丁和艳;铝合金车轮CNC机械抛光工艺优化的基础研究[D];华中科技大学;2010年
4 张鹏;双相钢电阻点焊性能特征与焊接机理研究[D];华中科技大学;2010年
5 袁志军;球管焊接数值模拟及焊接残余应力影响因素研究[D];南昌大学;2010年
6 曾芳;大型滑履磨机结构分析及焊接工艺研究[D];武汉理工大学;2010年
7 张顺善;双丝间接电弧焊电弧特性及熔滴过渡研究[D];山东大学;2010年
8 李洪奎;大型电力变压器绕组短路强度与稳定性研究[D];沈阳工业大学;2011年
9 张洪兵;结合电弧喷涂与快速原形技术快速制造钢基模具的研究[D];沈阳工业大学;2010年
10 王金伟;连杆/箱体主轴承座裂解槽脉冲激光加工数值模拟及试验研究[D];吉林大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张学武;基于磁控技术的TIG焊残余应力的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 梁素芳;TIG焊CAPP系统研究[D];南昌航空大学;2010年
3 郑莉;DSP在集装箱加强板焊接定位系统中的应用[D];山东科技大学;2010年
4 Orji Malachy Uchechukwu;T形接头焊接残余应力与变形的有限元研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 褚元召;基于MARC的典型焊接结构件残余应力预测及应用[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 魏伟力;基于性能的复杂曲面零件面形再设计建模技术[D];大连理工大学;2010年
7 黄浩;基于数值模拟与实验的平板氧气切割残余应力研究[D];大连理工大学;2010年
8 高飞;异种钢焊接的残余应力研究[D];大连理工大学;2010年
9 徐飞飞;整体薄壁结构件残余应力预测与铣削加工变形研究[D];大连理工大学;2010年
10 蒋志凯;基于残余应力场分析的焊接钢结构疲劳强度预测理论研究[D];长沙理工大学;2010年
【同被引文献】
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1 刘黎明;迟鸣声;宋刚;王继锋;;镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型的建立及其数值模拟[J];机械工程学报;2006年02期
2 周建兴,刘瑞祥,陈立亮,林汉同;凝固过程数值模拟中的潜热处理方法[J];铸造;2001年07期
【二级引证文献】
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1 袁胜涛;李陈宾;刘黎明;;低功率YAG激光-TIG电弧复合焊接镁合金薄板工艺[J];焊接学报;2012年09期
【二级参考文献】
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1 石永华,钟继光,刘桑,王国荣;视觉传感及图像处理技术在焊接中的应用[J];电焊机;1999年09期
2 许柯夫;数字图象处理技术在电厂锅炉燃烧监测中的应用研究[J];电力系统自动化;1995年04期
3 刘传林;利用光的干涉测钢丝杨氏弹性模量的方法[J];大学物理;2000年10期
4 林世昌;高能束焊接技术及在电子工业中的应用[J];电子工艺技术;1996年01期
5 潘希德,沈风刚,黄志河,米运卿,薛锦;纤维素型全位置立向下焊高效焊条的研制[J];焊接;1997年04期
6 陈自强,沈风刚,薛锦;E8016-G超低氢高韧性管接头立向下碱性焊条的研制[J];焊接;1997年07期
7 陈强,孙振国;计算机视觉传感技术在焊接中的应用[J];焊接学报;2001年01期
8 莫春立,钱百年,国旭明,于少飞;焊接热源计算模式的研究进展[J];焊接学报;2001年03期
9 王建军,杨学勤,林涛,陈善本;铝合金TIG焊熔池正面图像模式识别[J];焊接学报;2002年05期
10 汪建华,陆皓,魏良武;固有应变有限元法预测焊接变形理论及其应用[J];焊接学报;2002年06期
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1 蔡志鹏;大型结构焊接变形数值模拟的研究与应用[D];清华大学;2001年
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1 曾骥;加筋板结构焊接变形预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
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1 薛小龙,桑芝富,朱加贵;多道焊T型接头的数值模拟——连续焊与间断焊的比较[J];南京工业大学学报(自然科学版);2004年03期
2 薛小龙,桑芝富,姜卫忠;带压开孔结构多道间断焊的数值模拟[J];焊接学报;2005年04期
3 张国栋;周昌玉;;管道对接间断焊与连续焊的有限元分析[J];焊接学报;2006年12期
4 曾志;王立君;王月;张涵;;间断焊温度场的红外测量与研究[J];兵器材料科学与工程;2009年04期
5 周秋海;;如何使钛管焊缝表面呈银白色[J];中国氯碱;1993年03期
6 刘锡儒;钟瑞梅;;冷挤压件残余应力的测量[J];锻压技术;1986年05期
7 储宪斌;;如何控制和减小焊接构件的残余应力与变形[J];职业;2009年20期
8 黄立好;;在役液化石油气球罐焊缝表面裂纹分析[J];无损检测;2006年11期
9 苑广树;;工业纯钛手工钨极氩弧焊试验小结[J];纯碱工业;1986年01期
10 ;焊接检验[J];焊接;1973年04期
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1 刘志才;唐颖;;焊缝等级的概念及公路钢桥焊缝质量的规定[A];'2011全国钢结构学术年会论文集[C];2011年
2 赵征;;铝合金薄板长直焊缝的自动跟踪系统[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
3 李安营;张国顺;王秀京;;耳座焊缝的超声波探伤[A];2002年晋冀鲁豫鄂蒙川沪云贵甘十一省市区机械工程学会学术年会论文集(河南分册)[C];2002年
4 陈银银;;超薄不锈钢片焊接工艺研究[A];第六届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集[C];2009年
5 邹智成;;F12钢焊缝裂纹超声波探伤方法探讨[A];陕西省第九届无损检测年会陕西省机械工程学会无损检测分会论文集[C];2004年
6 陈永祥;瞿才渊;;大型焊接齿轮焊缝的超声波探伤方法[A];晋冀鲁豫鄂蒙川云贵甘沪湘渝十三省区市机械工程学会2009年学术年会论文集(河南、贵州、重庆分册)[C];2009年
7 黄勇;;环焊缝超声波探伤中的伪缺陷波[A];2007四川省理化检验、无损检测学术交流年会论文集[C];2007年
8 蒋冬青;胡荣;;浅谈立磨安装时的焊接要领[A];2009全国水泥立磨技术和装备研讨会文集[C];2009年
9 王国振;王春明;王军;杨上陆;胡席远;;工艺参数对铝合金激光填丝搭接焊缝成形的影响[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
10 孟宪国;;关于大型电站锅炉钢结构的焊接设计[A];中国钢结构协会锅炉钢结构分会论文集(第三期·2009年)[C];2009年
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1 蔡祖光;谈谈石材企业污水净化处理用塔体的安装[N];中国建材报;2006年
2 焊工决赛副总裁判长 张远温 焊工决赛裁判 范绍林;焊工决赛点评与联想[N];中国职工科技报;2006年
3 翟俊甫 翟平国;敢为人先勇创新[N];中国水利报;2003年
4 岳华;开拓特种材料焊接新领域[N];中国石化报;2010年
5 木林;水轮机通流部件的安装[N];中国电力报;2004年
6 聂小武 佘才桃;梦里有弧光[N];江西日报;2001年
7 王辉;北京 部分健身器材 有毛刺易划伤[N];中国质量报;2007年
8 本报记者 蔡水才;攻坚克难扬美名[N];闽南日报;2006年
9 特约记者 王新;打造品牌的排头兵[N];中国船舶报;2001年
10 国家工程机械质量监督检验中心 雷晓卫;借监督抽查之“严” 把产品质量之“关”[N];中国机电日报;2001年
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1 曾志;复杂铝合金结构焊接应力与变形行为研究[D];天津大学;2009年
2 白庆华;随焊锤击应力场数值模拟的研究[D];河北农业大学;2012年
3 梅丽芳;汽车白车身零部件激光三维切割与搭接焊研究[D];湖南大学;2010年
4 李兵;6063铝合金薄板搅拌摩擦焊接工艺及机理的研究[D];东北大学;2009年
5 杨璟;铝合金激光深熔焊接过程行为与缺陷控制研究[D];北京工业大学;2011年
6 朱强;CLAM钢TIG焊接接头性能及其在液态锂铅中腐蚀行为研究[D];江苏大学;2011年
7 朱加雷;核电厂检修局部干法自动水下焊接技术研究[D];北京化工大学;2010年
8 余阳春;激光填丝焊的焊丝熔入行为及工艺研究[D];华中科技大学;2010年
9 严军;光纤激光—电弧复合焊接高强铝合金工艺、缺陷产生与质量控制[D];华中科技大学;2011年
10 董鹏;异种合金激光深熔钎焊机理与技术研究[D];北京工业大学;2011年
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1 邹斌;钢结构工程焊缝无损检测技术应用研究[D];南昌大学;2010年
2 侯学涛;铝合金筒形筋板加强结构间断角焊缝残余应力场分析[D];天津大学;2006年
3 赵岁花;CCASS焊缝建模及超声检测数值模拟研究[D];大连理工大学;2011年
4 罗奇;铝合金筒形筋板加强结构的焊接温度场和应力场的实测及数值模拟[D];天津大学;2007年
5 沈璇璇;热塑性塑料激光透射焊接的实验研究和温度场模拟[D];苏州大学;2011年
6 Orji Malachy Uchechukwu;T形接头焊接残余应力与变形的有限元研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张振宇;工艺参数对搅拌摩擦焊接头成形影响机理的研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 肖冯;机车车辆焊接结构热成型仿真[D];西南交通大学;2011年
9 郝习云;高强钢应用在大型设备后的问题研究[D];华东理工大学;2011年
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