钢-铝薄板激光焊接的数值模拟计算

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铝合金以其良好的物理、化学和机械性能,在国防和经济建设的许多重要领域被广泛应用。铝合金与其他金属的连接中钢-铝薄板的激光焊接是汽车车身骨架结构中比较新颖的一种连接形式,具有很大的经济和技术上的优势。但国内外对该连接的激光焊接的研究还比较少。基于此,本文对钢-铝薄板的激光焊接展开了数值模拟研究。 本文首先介绍了国内外关于激光焊接数值模拟的进展情况,然后介绍了大型通用有限元软件ANSYS和焊接过程的有限元理论。 本文基于有限元通用软件ANSYS对钢-铝薄板的激光焊接构件从二维和三维的角度进行了静力拉伸试验的数值模拟,对焊接构件不同网格划分密度进行了研究,分析了网格划分密度对数值模拟计算结果的影响。并且分别对焊接构件不同焊缝高度,不同焊缝形状以及不同焊缝面积做了静力数值模拟,得出了关于焊缝形状参数对构件力学性能影响的一些结论。 本文另外对焊接过程进行了温度场的有限元模拟分析,得出了焊接整个过程的温度场的详细数据,并且将焊接构件上八个点的温度—时间曲线与实验结果得出的温度一时间曲线相比较,表明数值模拟结果和实验结果在各点温度峰值上是基本吻合的,计算的冷却速度稍微偏快还需要改进。 总之,本文的工作对焊接构件具有实际的指导意义,为今后进一步的焊接数值模拟积累了经验。
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