焊接结构有限元分析基础及MSC.Marc实现教学课件作者杨建国4.热源模型课件.pptVIP

焊接热过程 焊接热过程特点 热源模型分类 焊接热源模型的研究 1）Rosenthal的解析模式 焊接热源模型的研究 焊接热源模型的研究 焊接热源模型的研究 焊件采用2519高强铝合金，尺寸为400×300×5mm 由于双丝焊属于熔化极气体保护焊，对熔池的冲击力比较大，所以对于这种焊接方法在初始计算时依据前人的经验采用双椭球形热源模型。 每个焊丝电弧分别由一个双椭球热源来计算 必威体育精装版联系方式 杨建国 浙江工业大学 化工机械设计研究所 杭州，310014 电话：0517 手机:yangjianguo@hit.edu.cn yangjg@zjut.edu.cn 广义双椭球公式： β=900 γ=900 θ=00 x z y 焊缝 双椭球公式： * 杨建国 浙江工业大学 化工机械设计研究所 焊接热源模型 焊接过程一般都需要加热，即热过程是伴随焊接过程始终的； 焊接前和焊后也仍然存在着热过程问题。 焊接热过程的局部性或不均匀性 焊接残余应力 焊接变形 焊接热过程的瞬时性(非稳态性) 焊接热源相对运动 焊接组织与性能转变 焊接工艺规范制定困难 有限元模拟的准确与否与热源模型有很大的关系，一个准确高效的热源模型是关键一步； 如何模拟热源？ 焊接热源模型的研究 杨建国，张学秋，陈绪辉. 电子束焊接在整体叶盘中的应用及有限元热源模型进展. 焊接. 2011（1）：50-56 其中： 理想点热源沿焊件表面移动 …….集中热源 …… 假定热物性参数不变 …… 几何形状无限大 对远离熔合线的较低温度区(500℃)较准确 对焊缝及热影响区误差很大 Rosenthal, D. The theory of moving sources of heat and its application to. metal treatments. Trans ASME. 1946, 68：849-865 2) 高斯热源模型 式中:q(r)为半径ｒ处的表面热流(Ｗ/ｍ2); q(0)为热源中心处的热流量最大值; ｃ为热源集中系数,是与焊接方法相关的常数;ｒ为距热源中心的距离。 高斯热源模型形态 ……二维平面 ……高斯分布 对熔深大的焊接方法计算精度差 电弧 q r c2 c3 c1 V. Pavelic, R. Tanbakuchi, O. Auyehara. Experimental and computed temperature histories in gas tungsten arc welding of thin plates. Welding journal.1969, 48(7):295s-305s 3) 半球型热源模型 半球形热源模型形态 ……热源球对称 没有考虑到电弧运动对于热流分布的影响 L. M. Chong. Predicting welding hardness. Ottawa, Canada, Carleton University, 1982, 56-57 焊接热源模型的研究 4) 椭球及双椭球型热源 椭球形热源表达式为： 双椭球热源分布函数： 前半部分椭球内热源分布为 后半部分椭球内热源分布为 双椭球形热源形态 J. Goldak, A. Chakravarti , M. Bibby. A new finite model for welding heat source. Metallurgua. Transactions, 1984, 15B (2): 299-305 双椭球热源模型是目前最为通用 模拟精度最高的热源模型 5) 其他热源 杨建国，张学秋，陈绪辉. 电子束焊接在整体叶盘中的应用及有限元热源模型进展. 焊接. 2011（1）：50-56 杨建国，陈绪辉，张学秋. 高能束焊接数值模拟可变热源模型的建立. 焊接学报. 2010,31（2）：25-28 采用双椭球热源模型模拟双丝焊热过程时，模拟结果与试验结果之间存在较大的误差。以这种误差为依据，分析误差产生原因，提出新的双丝焊热源模型理论。 焊接热源模型的研究 基于双椭球热源模型模拟 模拟与试验误差分析 模型的修正及计算精度分析 广义双椭球热源提出 讨论内容 焊接方向 焊焊接规范 7 氩气 18.5 19 15 133 151 双丝间隙 δ(mm) 保护气 后丝电弧电压U1(V) 前丝电弧电压U0(V) 焊接速度V0 (mm/s) 后丝焊接电流I1(A) 前丝焊接电流I0(A) 镍铬—镍硅K型热电偶，在焊件与焊道垂直的中截面上取8个点进行温度的测量。测量点排布如图 ： 80 60 40 30 20 15 10 6 距离焊缝d(mm)