激光焊数值模拟及试验分析-机械工程专业论文.docxVIP

PAGE PAGE III ABSTRACT welding seam area of the high temperature areas focus near the weld zone with the input of laser energy and temperature of laser zone under the action of laser approximately rises by step shape. The advantage of combined heat source model in the study of low power laser welding is not obvious. Then the numerical simulation can achieve high coincidence with the experiment, which illustrates the rationality and accuracy of the simulation. The research on welding test and process parameters of 7075 aluminum alloy in this paper provides the reference to the optimization of high strength aluminum alloy welding process and the numerical simulation of temperature field lays a solid foundation on stress analysis for aluminum alloy welding and the choice of welding parameters. Keywords: Aluminum Alloy; Laser Beam Welding; Experimental research; Combined Heat Source; Finite Element Analysis 目 目 录 PAGE PAGE IV 目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题来源及背景意义 1 1.2 铝合金的性能及应用 2 1.3 铝合金的分类 3 1.4 铝合金的焊接技术 5 1.4.1 铝合金的焊接方法 5 1.4.2 铝合金的焊接特点 6 1.5 激光焊的焊接方法及特点 6 1.6 激光焊研究概况 7 1.6.1 激光焊接的研究状况 7 1.6.2 激光焊接温度场模拟的状况 9 1.7 铝合金材料激光焊接过程影响焊接稳定性的因素 10 1.7.1 激光焦点位置 10 1.7.2 激光功率的影响 10 1.7.3 铝合金表面加工 11 1.7.4 铝合金材料的化学成分 11 1.7.5 工件状况 11 1.8 本课题研究内容及目标 12 1.9 本章小结 12 第二章 试验方法和研究过程 14 2.1 试验设备和方法 14 2.1.1 焊接设备 14 2.1.2 金相观察设备 17 2.2 试验过程及内容 20 2.2.1 试验方法 20 2.2.2 焊接工艺参数的选择 20 PAGE PAGE VI 2.2.3 分析研究方法 21 2.3 数值模拟研究方法 22 2.3.1 有限元法 22 2.3.2 软件 ANSYS 简介 22 2.4 本章小结 25 第三章 7075 薄板铝合金激光焊试验 26 3.1 焊接材料 26 3.2 焊前准备 26 3.3 焊接试验安排 27 3.4 焊接结果 28 3.5 本章小结 30 第四章 激光焊数值模拟及分析 32 4.1 热分析理论 32 4.1.1 控制方程 32 4.1.2 初始条件和边界条件 33 4.1.3 热源模型的选择 34 4.2 激光焊接温度场有限元分析 40 4.2.1 几何模型及参数 40 4.2.2 材料热物理性能参数 41 4.2.3 有限元模型的建立 42 4.2.4 移动热源的加载 43 4.3 模拟结果及分析 44 4.3.1 温度场模拟结果 44 4.3.2 焊接工艺参数对温度场的影响 49 4.3.3 组合热源模型参数对温度场的影响 51 4.3.4 平面高斯热源模型的对比研究 52 4.4 模拟结果试验验证 56 4.5 本章小结 57 第五章 激光焊焊缝成形质量的研究 58 5.1 焊接参数对焊缝熔深和熔宽的影响以及焊接缺陷的分析 58 5.1.1 焊接接头金相试样的制作 58 5.1.2