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大面积钛/钢复合板爆炸焊接过程的有限元模拟与分析

薛治国  
【摘要】:在爆炸焊接过程中,特别是难变形材料的大面积爆炸焊接过程中,一般会出现板间不复、周边打伤、界面不良和变形严重等问题,这些问题严重影响着爆炸焊接的复合质量。针对以上问题,本文开展了大面积复合板爆炸焊接过程的有限元数值模拟,并提出了一种基于数值模拟的爆炸焊接参数组合调整优选方法。同时结合实验结果,对大面积复合板爆炸焊接过程的边界效应、绝热剪切线等现象进行了分析讨论。 取得以下主要成果和新见解: 1.通过学习爆炸焊接机理,研究了如何选择合理的爆炸焊接参数以及这些参数对爆炸焊接质量的影响规律。阐明了爆炸焊接参数的重要性,说明用数值模拟方法来优化大面积复合板爆炸焊接工艺参数的必要性。 2.通过对钛钢复合板爆炸焊接过程的数值模拟,对大面积爆炸复合板中应力、应变、速度、位移等场变量的分布情况有了系统的认识。研究结果表明:长宽相等的方板或者长宽相差悬殊的长条板,爆炸焊接质量好,复合率高,可供探索研究中参考与借鉴。 3.基于数值模拟结果,提出了大面积复合板爆炸焊接参数的选定方法,与实际生产实验相比较,采用数值模拟方法,可以较容易地改变实验条件,比较和分析不同条件下的模拟结果,从而更有利于指导工程实践。 4.通过实验研究,对爆炸焊接界面区的变形特征有了更进一步的了解,同时分析了结合界面产生熔化块、熔化层、绝热剪切线等现象的原因和影响因素,并测定了界面区显微硬度的变化规律,同时还对边界效应的类型、产生的原因以及预防措施等做了综合性分析,得出了一些有利于提高大面积爆炸复合板质量的技术措施。


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