【摘 要】
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爆炸焊接制造出来的金属性能好,且成本较其他焊接方法低,是金属加工工艺里十分重要的部分。但爆炸焊接过程极短,无法直接通过观察来研究爆炸焊接的特点,且焊接质量受参数和工艺的影响,若对参数和工艺进行实验,不仅时间长,而且还会大大提高成本。爆炸焊接数值模拟技术的使用对于工业的发展起着巨大的推动,不仅提高了材料的使用性能,还避免了贵重及稀有金属的浪费,基于此,本文利用数值模拟研究了双面爆炸焊接装置下的不同装
【基金项目】
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安徽省高校自然科学基金重点项目:不锈钢/普碳钢低能高效爆炸复合的基础研究（编号:KJ2017A089）； 国家自然科学基金项目:基于蜂窝结构炸药低能高效爆炸焊接的关键参数控制理论与爆轰机理研究（编号:11902003）；
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爆炸焊接制造出来的金属性能好,且成本较其他焊接方法低,是金属加工工艺里十分重要的部分。但爆炸焊接过程极短,无法直接通过观察来研究爆炸焊接的特点,且焊接质量受参数和工艺的影响,若对参数和工艺进行实验,不仅时间长,而且还会大大提高成本。爆炸焊接数值模拟技术的使用对于工业的发展起着巨大的推动,不仅提高了材料的使用性能,还避免了贵重及稀有金属的浪费,基于此,本文利用数值模拟研究了双面爆炸焊接装置下的不同装药厚度的碰撞能量与复合板质量的关系、焊接参数对波形界面的影响、爆炸焊接边界效应的机理及相关影响因素。采用双面爆炸焊接装置,模拟研究了厚度为3mm的304不锈钢复板、16mm的Q235钢基板在7mm和10mm厚度的乳化炸药作用下的复合板结合质量,将模拟过程中的复板竖向位移、碰撞速度和碰撞压力进行了分析,比较模拟结果与试验结果,发现7mm药厚下复合质量较好,而10mm药厚下可能会由于碰撞能量过大导致焊接失效。采用单参数变化方法以及结合光滑粒子流体动力学方法寻找最佳焊接参数,进行了钽/304不锈钢的爆炸焊接二维数值模拟研究,得到了不同碰撞角和碰撞速度下的界面波。输出模拟界面处波状图,可观测到钢在爆轰过程中被拉长且在涡旋处强烈弯曲,测量波的波长以及波幅发现,碰撞速度一定时,碰撞角12.2o下比波长＜碰撞角14.1o下比波长＜碰撞角16.4o下比波长;碰撞角一定时,碰撞速度为633m/s下界面波长和波幅小于碰撞速度为735m/s时的界面波长和波幅。结果表明,界面处比波长与碰撞角呈正相关;碰撞速度越大,界面波长和波幅也越大;速度水平分量对波长起决定作用;速度竖直分量对波幅起决定作用。为了研究更换不同炸药种类以及不同复板材料分别对边界效应产生的影响。对复板厚度为2mm、基板厚度为16mm的Q235/Q235、TA2/Q235、304不锈钢/Q235复合板进行二维数值模拟。结果表明,复板撕裂均发生在与基板碰撞之前且在复板、炸药变化的情况下,爆炸焊接的边界效应依旧存在,只是产生的边界效应的严重程度有所不同;复板极限抗拉强度越低或炸药爆轰速度越高,边界效应现象越严重。图[3 3]表[1 2]参[14 7]
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