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《哈尔滨工业大学》 2011年
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钛/钢异种金属电子束焊接温度场与应力场模拟研究

段潇恢  
【摘要】:采用ANSYS有限元分析软件,建立了钛/钢对接接头的有限元模型。在此基础上,分别对钛合金TA15与304不锈钢直接对焊和预置填充层钛/钢电子束焊接两种情况下的温度场与应力场进行了数值模拟。并通过实验验证了结果的准确性。 首先对钛合金TA15与304不锈钢直接对焊和预置填充层间接对焊两种情况下的温度场特征进行了模拟研究,二者温度场特征基本保持一致,均为熔池较小,升温速率快。而且两侧温度场分布不对称,同一时刻,两侧距焊缝相同距离的节点达到的峰值温度差距较大。对二者的温度场结果进行了比较,发现添加填充层后,熔池的峰值温度明显降低,且两侧温度梯度亦明显减小,对接头性能有利。为验证结果的准确性,对两种接头的热循环曲线进行了测量,计算值与实测值吻合较好。 对不同填充层厚度、不同偏束位置热作用下的预置填充层钛/钢电子束焊接的熔化特征进行研究。发现随填充层厚度的增加,两侧熔宽减小,但钛侧熔宽始终比钢侧大,填充层厚度不宜超过0.7mm。随着偏束位置向钢侧偏移,钛侧熔宽减小,钢侧增大,但偏束位置应控制在两侧金属与填充层的结合面之间进行变化。 最后采用热-结构耦合分析的方法,对添加填充层前后接头的应力场进行了计算分析。发现添加填充层前后应力场分布规律基本一致,焊缝区纵向残余应力为拉应力,横向残余应力为压应力,且应力场分布不对称,焊缝区纵向拉应力主要位于焊缝偏钢侧。对二者残余应力结果进行对比发现,添加填充层后应力峰值明显减小,且应力分布更为均匀。采用切条法对预置同填充层的钛/钢接头纵向残余应力进行了测量,测量结果比计算结果偏小,但趋势保持一致。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG456.3

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【引证文献】
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【参考文献】
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