不同熱源模式下鋁合金激光焊熱力耦合過程的數(shù)值研究.pdf

1、激光焊接技術(shù)是一種高精度、高效可靠的焊接技術(shù)，廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車制造等領(lǐng)域中輕金屬材料的連接。鋁合金激光焊接包含多種復(fù)雜的機理，其中關(guān)于不同熱源模式下鋁合金激光焊熱力耦合過程的研究尚未獲得足夠重視。僅僅依靠試驗的方法來研究焊接過程和控制參數(shù)不易獲得對焊接過程的完全理解。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，對焊接過程進行數(shù)值仿真模擬的方法已成為研究焊接工藝參數(shù)的一種有力手段。
　　本文根據(jù)6063鋁合金激光焊接熱力耦合過程數(shù)值模擬的需求，建

2、立了基于ABAQUS有限元軟件的數(shù)學(xué)模型和數(shù)值方法。研究了不同移動激光熱源下，鋁合金激光焊接過程中溫度場、應(yīng)力場耦合變化的機理以及不同激光焊接工藝參數(shù)的影響，并提出了優(yōu)化方案。具體工作如下:
　　首先，建立了6063鋁合金激光焊接熱力耦合計算的數(shù)值模型。在模型中，考慮了焊件材料熱物性隨溫度變化的因素、材料相變產(chǎn)生的潛熱因素、材料與周圍環(huán)境通過對流和輻射產(chǎn)生熱量損失的因素。選用了完全耦合的方法來模擬激光焊接中的溫度場、應(yīng)力場。另外，

3、在模擬移動激光熱源的模型中，利用Fortran語言編輯子程序DFLUX，實現(xiàn)在ABAQUS有限元軟件的調(diào)用。
　　其次，利用所建立的數(shù)值模型，模擬了在單光束激光、雙光束激光、脈沖激光作用下，6063鋁合金的熱力耦合過程，分析了焊接工藝參數(shù)對焊件溫度場和應(yīng)力場的影響，提出優(yōu)化焊接工藝的方法。
　　最后，通過對模擬結(jié)果的分析，研究表明:對于三種不同的激光熱源，脈沖激光焊接的熱影響區(qū)域最小，焊件的高溫區(qū)域最小，沿焊件厚度方向的熔深