梁国俐[1]2004年在《基于有限元和人工神经网络的焊接过程数值模拟》文中指出在弧焊过程中金属构件由于经历了不均匀的加热冷却过程，产生了焊接残余应力和残余变形，这些应力和变形的存在不但严重地影响了焊接结构的抗脆断能力、疲劳强度和抗应力腐蚀性，还降低了焊接结构的刚性和承载能力，而焊接电流、电压、焊接速度、材料、板厚等都对焊接残余应力和残余变形有很大的影响。因此，优化焊接工艺参数是减小、控制焊接残余变形和残余应力一种有效手段。 本文以AZ31镁合金板和945钢板为研究对象，在物理实验和有限元分析的基础上，利用人工神经网络研究了不同的工艺参数对TIG平板对接焊过程产生的焊接残余应力和残余变形的影响，并使用现代分析测试手段，对AZ31B镁合金和945钢板的焊接温度场、残余应力场和位移场进行了验证。研究结果表明，焊接残余应力随板厚的增加而增大；随焊接电流的增大而增大；随焊接速度的增大而减小；而焊接残余变形随板厚的增加而减小，随焊接电流增大而增大；随焊接速度的增大而减小；分段焊(如文中所指焊接顺序)产生的焊接残余应力和残余变形比连续焊都要小。因此在保证焊透的情况下，在实际生产中采用小电流、高速分段焊能有效的减小焊接残余应力和残余变形。 为了实现快速有效的选择焊接参数，节省实验经费，提高焊接速度和经济效益，本文开发了一套人机界面友好的焊接残余应力和残余变形的预报系统软件，将有限元分析和神经网络嵌入其中，通过该预报系统不但可以得到不同工艺参数组合下的最大焊接残余变形和残余应力值，同时还可以得到最大焊接残余应力和残余变形随不同焊接工艺参数变化的动态曲线图。对实际生产具有一定的指导意义。
王国栋[2]2014年在《基于人工神经网络的焊接有限元仿真的简化》文中研究说明焊接在现代制造业中得到了广泛的应用,其过程的有限元仿真及结果预测成为焊接工艺研究领域的重要课题。由于焊接过程的多场耦合、变参数以及多种非线性因素使得对焊接过程的数值模拟经常遇到模型过大计算耗时过长以及简化过程中不能真实反映实际情况的问题。本文在焊接过程数值模拟过程中利用人工神经网络技术尝试模型的简化以及多级模型之间的衔接,解决数值模拟存在的一些问题。具体解决的问题:1.简单的平板对接焊接结构的焊接过程数值模拟中结合人工神经网络分析采用相同焊接工艺的不同大小的焊接结构焊后残余应力分布之间的关系,以此来探寻一条焊接残余应力预测的新途径。2.在有限元方法对具有交叉焊缝的焊接结构进行数值模拟时利用人工神经网络对交叉焊缝焊接结构焊接进行分步建模,克服整体建模网格数量过多以及分步建模时首次焊接模拟产生的网格畸变将导致二次建模网格难以匹配的问题。利用焊接数值模拟的几何坐标与场值的对应关系通过建立人工神经网络,实现映射初步模型任意坐标点场值到二次整体模型并实现整体模型的仿真。实现了以有限元软件和人工神经网络结合预测焊接结构焊接残余应力的新方法。
雷玉成[3]2006年在《焊接熔池动态过程及电弧能量分布的数值模拟》文中研究说明焊接过程是一个牵涉到电弧物理、传热传质、金属的熔化与凝固的复杂过程,焊接电弧的能量分布以及焊接熔池中的流体流动及其传热过程对焊接质量有着极为重要的影响。采用科学的方法建立焊接熔池和焊接电弧的数学模型,定量地分析焊接熔池中流场与热场,描述焊接熔池中的传热及流体流动,分析焊接电弧的形态及能量分布,对实现焊接过程的智能化有着重要的实际和理论意义。根据能量守恒的基本原理和流体力学以及传热学的理论知识,本文建立了运动电弧作用下叁维GMAW、TIG焊接熔池的非稳态数学模型,并采用有限元方法对模型进行了离散化处理。在模型中综合考虑了使熔池金属产生运动的浮力、电磁力、表面张力、熔滴冲击力等驱动力,并且考虑了熔滴带入熔池的热量和动量对整个焊接热循环过程的影响,同时考虑了材料的热物理性能参数随温度的变化、焊接过程中熔池与外界的能量的交换,以及熔化/凝固相变对熔池流场及温度场的影响。根据磁流体动力学理论,应用流体动力学方程和麦克斯韦方程,本文建立了直流氩氮气体保护TIG焊电弧轴对称数学模型,模拟了焊接电弧的热过程和流体流动。模型中采用了符合实际的尖端阴极形状,氩气和氮气的物理性能参数对温度高度非线性,选取了合理的边界条件。计算电场时将阴极和弧柱结合起来,避免了对阴极电流密度分布的假设。在ANSYS软件分析中采用模块化计算,分别建立温度场、电磁场和流场的几何模型,相互调用计算结果迭代运算。根据GMAW、TIG焊接熔池温度场和流场的特点,本文利用通用有限元软件ANSYS,采用非均匀网格对单元进行了划分,使用热源迭加的方式对GMAW、TIG焊接熔池热量的吸收进行了处理,对所建的数学模型进行求解。计算了焊接电流和焊接速度对焊接温度场分布的影响。通过焊接工艺实验,测量的焊缝熔宽和熔深结果与计算结果相比较,结果表明本文所建模型的计算值和实际测量值相差不大,验证了所建模型和采用的软件方法是正确、可靠的。根据GMAW焊接过程的特点,结合智能诊断的基本理论,并利用误差反向传播算法(BP算法)建立了人工神经网络质量预测模型,应用计算工具MATLAB对神经网络预测模型进行了计算。此外,还对质量智能诊断过程中的特征提取和逆ANN模型的计算方法进行了初步的研究,给出了基本的算法程序。并采用焊接工艺实验对本文所建立的质量预测模型进行验证。实验结果表明,所建立的模型和采用的计算方法是正确和可靠的。采用温升法测量了氩氮保护TIG焊电弧的热功率和静特性。对电弧热功率的计算表明,随着氮气含量的增加,不仅总的电弧热功率增加,阳极热功率占整个电弧热功率的比例明显提高。对直流氩氮保护TIG焊电弧数值模拟的结果表明:随着氮气含量的增加,电弧的温度、电流密度以及等离子体速度均增大,符合实验所测定的氩氮电弧的高热特性。
张全忠[4]2007年在《GH4169合金摩擦焊接过程的数值模拟研究》文中进行了进一步梳理GH4169高温合金广泛应用于航空航天、核工业等领域，这些高技术领域对部件之间的焊接质量要求很高，传统的熔焊已很难达到其质量要求，摩擦焊接作为先进的固态连接方法之一，已成为这些领域高温合金部件焊接的主要方法。由于高温合金的摩擦焊接技术主要用于航空航天等高技术领域，国外对相关技术实行了封锁，因此我们必须自主地对各种高温合金的摩擦焊接工艺进行系统深入的研究。传统上对摩擦焊接工艺的开发都是采用经验性“试错”的方法，这种方法的研制成本巨大，研究周期长，不适合我国社会经济发展的基本国情。为了降低成本和缩短研究周期，本文采用数值模拟结合少量实验的研究方法，探索了摩擦焊接过程中的物理参量的变化，以及工艺参数和工件的几何参数对摩擦焊接过程的影响规律，并建立了环形工件惯性摩擦焊的轴向缩短量神经网络预测系统。采用弹塑性有限元法建立了惯性摩擦焊接过程的二维轴对称、热力耦合有限元计算模型，模型中采用库仑摩擦模型和剪切摩擦模型相结合的方法，成功地模拟了摩擦焊接过程中摩擦副的摩擦行为。以此为基础提出了惯性摩擦焊接过程中摩擦扭矩、工件转速、焊接能量和摩擦热流的计算方法。并且相应地编制了一系列计算子程序，耦合到有限元计算模型中，成功地实现了对GH4169合金大型环形件惯性摩擦焊接全过程的数值模拟。计算并分析了惯性摩擦焊接头的温度和应力分布、变形以及惯性摩擦焊接过程中的轴向缩短量、工件转速、摩擦扭矩和输入能量的变化情况，结合实验对上述计算结果进行了验证。建立了连续驱动摩擦焊接过程的叁维刚塑性有限元模型。该模型在摩擦焊接过程的数值模拟中引入了摩擦力，考虑了摩擦面上的环向摩擦力对接头应力分布及变形的影响，完成了两个GH4169高温合金棒材连续驱动摩擦焊接工艺过程的数值模拟。计算并实验验证了连续驱动摩擦焊接过程中接头的温度分布、变形情况和轴向缩短量；预测并分析了摩擦焊接头在高温变形阶段的变形速率、金属流动规律和接头裂纹缺陷的产生。对连续驱动摩擦焊接过程的叁维模型和二维轴对称模型的温度、变形、应力和轴向缩短量的计算结果作了对比研究。结果表明：由于叁维模型引入了环向摩擦力对摩擦焊接过程温度和变形的影响，使其等效应力的计算结果更大，进而导致其接头变形量和轴向缩短量的计算结果也更大。通过进一步与实验结果比较发现：叁维模型的计算结果更接近实验结果，叁维模型能更好地模拟摩擦焊接过程。但是叁维模型和二维轴对称模型的计算结果的这种差别并不大，几乎可以忽略，因此在摩擦焊接过程的数值模拟中，可以用二维轴对称模型代替叁维模型。应用所建立的摩擦焊接过程的有限元计算模型，研究了环形件惯性摩擦焊接过程中焊接工艺参数和工件的几何参数对轴向缩短量和焊接能量输入过程的影响，揭示出如下主要规律：(1)轴向缩短量随着初始转速、压力的增大，以及转动惯量的减小而增大，并且它对初始转速的变化最敏感，对压力次之，对转动惯量最不敏感；(2)在能量密度一定的条件下，环件的壁厚也会影响最终的轴向缩短量，壁厚越大，最终的轴向缩短量越小；(3)焊接工艺参数和焊件几何参数对摩擦焊初始阶段的能量输入影响不大，主要影响接头变形阶段的能量输入量以及输入率。一般压力的增大、惯量的减小以及壁厚的减小都会增加能量的输入率，而初始转速的增加只是增加了能量输入量，而不会改变输入率。这些规律对大型环形件摩擦焊接工艺的研制和优化有重要的指导意义。利用建立的环件惯性摩擦焊有限元模型，对焊接过程塑性区的形成及扩展进行了数值模拟研究。得到了塑性区分布及扩展的规律：(1)环件惯性摩擦焊接过程中塑性区呈碟形分布；(2)摩擦焊初始阶段几乎没有塑性区产生，但塑性区一旦形成其扩展速度很快，到稳定摩擦阶段塑性区宽度达到一个稳定值，基本不再变化；(3)只有塑性区达到一定宽度时，接头才会发生轴向缩短，并且一般塑性区越宽，轴向缩短的速率越快。基于经过实验验证的数值模拟计算结果，针对GH4169合金环形工件惯性摩擦焊过程的工艺参数和工件几何参数，运用改进的BP算法，建立了环形件惯性摩擦焊的轴向缩短量神经网络预测模型。采用训练后的模型进行惯性摩擦焊轴向缩短量的预测，得到了比较准确的预测结果。
吴平[5]2012年在《铝合金—镀锌钢激光熔钎焊数值模拟及工艺参数优化》文中研究指明使用轻质材料实现汽车减重的同时，必然涉及到钢/铝异种金属的连接。由于钢/铝固溶度低，物理、化学性能差异明显，FeAl脆性金属间化合物易生成并影响接头性能，而激光熔钎焊工艺使铝熔化，而钢母材不熔化或少量熔化，依靠液态铝在钢母材上良好的铺展性和液态铝和固态钢板相接触的熔池区域发生的热扩散作用，来实现熔池凝固时形成良好的焊接接头，激光熔钎焊成为抑制或减少FeAl脆性金属间化合物产生最有效的工艺方法。本文以汽车车身用6016铝合金与镀锌钢为研究对象，采用数值模拟技术研究了激光熔钎焊条件下工艺参数的改变对熔池形状、焊接熔深的影响，探索了基于人工神经网络优化激光熔钎焊工艺参数的方法，开展了铝/钢激光熔钎焊的验证试验，并对焊缝形貌、焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、主要元素分布与物相组成等进行了分析，研究结果期望为激光焊接多材料车身结构提供重要的理论指导和技术支持。建立了铝/钢激光熔钎焊熔池形状的数学模型，根据熔池形状准稳态控制方程，在MATLAB软件平台下编写了计算程序，采用固/液相界面的轮廓表征了焊接时的熔池形状，基于激光熔钎焊时焊接熔池固/液相界面和气/液相界面轮廓形状的计算，获得了熔池的几何形状分布，研究了工艺参数的改变对熔池形状的影响。建立了铝/钢激光熔钎焊温度场的数值计算模型，采用小步距跳跃式的移动热源模拟激光束的连续照射，编写VC++程序语言，在ProCAST商业软件中加载自定义的外加平面分布的高斯激光热源模型，基于激光熔钎焊试样的温度场计算，获得了不同工艺参数条件下的焊接熔深，研究了工艺参数的改变对焊接熔深的影响。依据BP神经网络优化理论，设计正交模拟实验，利用不同工艺参数组合下的焊接熔深数据作为训练样本，对BP神经网络进行训练计算，建立了激光熔钎焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系，仿真预测了各种工艺参数条件下的焊接熔深。基于熔池形状、焊接熔深的数值模拟计算，采用光纤激光器，对优化的焊接工艺参数进行了6016铝合金/镀锌钢激光熔钎焊的验证试验，利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪等手段研究了焊接接头各区域的金相组织、显微硬度、主要元素分布与物相组成。发现当焊接功率P=1600-1800W，焊接速度V=30mm/s，离焦量D=0mm时，焊缝成形性良好，无明显裂纹、气孔等缺陷，焊接接头区域存在一个台阶状结构，平台区域，钢/铝两钟金属存在明显的界限，界面结合依靠液态的铝在钢母材表面上的润湿、填充和铺展等作用；下凹区域，钢/铝熔合较好，Fe和Al元素的混合区宽度较大，未形成明显的FeAl脆性金属间化合物，Fe和Al的热扩散是该区域界面结合的主要原因。
殷俊清[6]2015年在《航空薄壁件铆接变形分析及预测研究》文中研究表明铆接是飞机装配中主要的连接形式之一。航空薄壁件单点铆接会产生局部微小变形,并在批量铆接过程中积累迭加,从而导致装配体整体产生扭曲和翘曲变形,影响飞机结构件的装配准确度以及疲劳寿命。新型超音速隐身飞机对结构的装配准确度、外形准确度和疲劳寿命要求进一步提高,必须严格控制铆接产生的变形。导致铆接变形的因素众多并相互交织,且各种因素对铆接变形的影响规律及其相互耦合关系极为复杂,局部单钉铆接引起的微小变形在批量铆接时的累加规律仍有待深入研究。因此,研究航空薄壁件铆接变形的预测理论、探索变形控制方法对于提高飞机装配技术水平具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以“局部-整体”的研究思路,采用理论分析、数值计算、实验研究和智能优化等多种研究方法,从铆接变形行为的机理入手,对航空薄壁件的铆接变形机理和多铆钉结构变形累积规律进行深入研究,力图通过铆接工艺参数的控制达到对铆接变形的控制目的。论文的主要工作与创新如下:1、提出了基于接触关系的两阶段单钉铆接分析方法,建立了压铆力及干涉量与镦头几何尺寸关系解析模型、母材径向扩展量与压铆力及干涉量关系解析模型。以铆接过程中铆钉与母材的接触关系为判断依据,提出了单钉铆接过程的两阶段力学分析方法。以翁克索夫表面摩擦力分布理论为基础,充分考虑镦头变形的非均匀性,建立了镦头几何尺寸与压铆力关系解析模型。发现了铆接时镦头下方存在下压倾角,以体积不变原则建立了干涉量与镦头几何尺寸关系解析模型。忽略厚度方向应力对径向扩展的影响,以均匀干涉量为前提,利用厚壁筒受压理论,建立了薄壁件径向扩展变形与径向压应力关系解析模型。2、提出了基于思维进化算法优化BP神经网络的单钉铆接变形预测方法,建立了考虑回弹的基于半波压铆力加载的铆接变形数值计算模型。以静、动态力学性能试验及摩擦系数测定试验,建立了母材7075-T651和铆钉2A10-T4两种材料的Johnson-Cook本构模型,确定了两种材料间、铆钉与T8A铆模材料间的动摩擦系数。通过工程常用铆接参数设定,并考虑铆接回弹对变形的影响,建立了基于半波压铆力加载的铆接变形数值计算模型,获取了薄壁件变形的弹塑性边界范围以及应力、应变、位移的变化规律,结果表明薄壁件厚度方向变形量较径向扩展量大一个数量级,验证了镦头下压倾角的存在。选取铆接工艺人员可控制的压铆力、铆钉长度、钉/孔间隙叁个工艺参数作为输入量,以干涉量、薄壁件随径向位置的厚度方向变形量为输出量,提出了基于思维进化算法优化BP神经网络的单钉铆接变形预测方法。3、研究了单钉单因素铆接工艺参数对薄壁件厚度方向变形的影响规律,根据单因素分析获得的最优取值,以铆钉间距、铆接顺序为变量,建立了双钉、叁钉、四钉和十钉铆接结构的铆接变形数值计算模型。通过对铆接过程涉及的参数进行分类,确定影响铆接变形的关键工艺参数为压铆力、钉杆长度、钉/孔间隙等。结果表明:单钉单因素情况下,铆接工艺参数对薄壁件变形的影响存在最优取值;多钉铆接时,以薄壁件变形最小为目标,获得了铆钉间距与铆钉直径的最优比值。4、提出了粒子群/支持向量回归机的多钉铆接变形预测及优化方法。以铆接顺序为输入量,薄壁件厚度方向最大变形为输出量,提出了粒子群优化支持向量回归机的多钉铆接薄壁件变形预测方法。根据铆接工艺参数对薄壁件厚度方向变形的影响规律,建立了十钉双排结构的铆接变形预测模型。在预测模型经实验验证了正确性的基础上,以薄壁件最大变形最小化为目标,提出了基于粒子群算法的铆接顺序优化方法以控制铆接引起的变形,并通过实验验证了该智能算法对于解决多钉铆接顺序优化问题的有效性。
王正伦[7]2010年在《2205双相不锈钢焊接残余应力与收缩变形研究》文中提出双相不锈钢是指其固淬组织中奥氏体相和铁素体相各占一半,一般最少相的含量也要达到30%的一类钢。双相不锈钢兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,具有耐氯化物腐蚀、耐孔蚀、耐应力腐蚀等突出特点。近年来在石油化工、近海工程、特种船舶建造等领域不断推广应用,大有取代奥氏体不锈钢的发展趋势。双相不锈钢能否成功的应用关键在于焊接,由于焊接生产中绝大部分都采用局部加热的方法,所以不可避免地产生应力和变形。焊接应力和变形不但能引起热裂纹、冷裂纹等工艺缺陷,还在一定程度上影响焊件的强度、刚度。此外,焊接应力和变形还会影响到焊件的加工精度和尺寸稳定性。残余应力是影响焊接结构强度和性能的重要指标,收缩变形量可用于确定焊接工艺中正确的焊接余量。因此,准确地预测焊接结构的残余应力和变形的大小是迫切需要解决的重要课题。论文以重庆市科委重大科技攻关计划项目“特种船舶焊接技术研究(CSTS2008AB3033)”为背景,探讨了双相不锈钢的主要特性及其在特种船舶制造中的重要意义,综述了双相不锈钢焊接应力和变形的国内外研究动态。以2205双相不锈钢平板焊接为例,在大型有限元软件ANSYS中实现了焊接过程的动态模拟计算,分析了焊接温度场和应力场的特点,得到了焊接残余应力的分布规律。在国营川东造船厂进行了2205双相不锈钢平板焊接的试验,测试了焊接收缩变形和残余应力的大小,并和模拟计算值进行比较,验证了模拟计算的正确性和可行性。在大量的焊接试验数据的基础上,分别采用多元线性回归、BP神经网络、支持向量机(SVM)等多种数学方法建立了2205双相不锈钢最大焊接残余应力和收缩变形的预测模型。这对2205双相不锈钢焊接工艺规程的制定、提高焊接质量具有指导作用,为2205双相不锈钢在特种船舶制造中的推广应用有着重要的指导意义。
乔小杰[8]2013年在《基于BP神经网络钢/铝激光焊工艺优化及组织性能研究》文中指出在现有钢质车身骨架结构上，应用部分铝材替代钢材，通过合理的结构组合实现一体化承载，充分发挥铝合金板材在减重及强度、刚度等方面的优势，实现车身结构的整体优化已成为实现车身轻量化的主要方法，由于钢/铝两种金属之间的固溶度低，晶体结构和物理化学性能差异明显，极易反应生成Fe/Al脆性金属间化合物，严重影响焊接接头的力学性能，因此用常规的方法较难实现钢/铝异种金属的优质高效连接，激光焊成为钢/铝连接的重要方法。实现钢/铝优质高效连接，需抑制或减少Fe/Al脆性金属间化合物产生，而优化激光焊接工艺，使铝熔化，钢母材不熔化或少量熔化是解决问题的关键，本文作者以此为目标，选择汽车车身用镀锌钢与6016铝合金为研究对象，利用数值模拟技术研究了不同工艺参数条件下的温度场和应力场分布，探索了基于人工神经网络优化激光焊工艺参数的方法，开展了钢/铝激光搭接焊试验，利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相与接头力学性能进行研究，研究结果期望为多材料车身结构激光焊的推广应用提供理论指导与技术支持。建立了钢/铝激光焊温度场的数值计算模型，采用ANSYS自带的APDL语言编程实现表面高斯热源的连续照射，基于钢/铝激光焊的温度场计算，获得了不同工艺参数条件下的熔深，获得了不同工艺参数条件下温度场的分布规律，通过热电偶同步测温实验验证了温度场模拟计算的准确性。依据BP神经网络优化理论，设计正交模拟实验，利用不同工艺参数组合下的焊接熔深数据作为训练样本，对BP神经网络进行训练计算，建立了激光焊条件下焊接功率、焊接速度、离焦量与焊接熔深之间的非线性映射关系，仿真预测了各种工艺参数条件下的焊接熔深。在温度场分析结果的基础上，通过间接耦合的方法得到了最佳工艺参数条件下的应力场分布，应用ANSYS通用后处理器中的路径评定方法得到了沿焊缝路径上的横向、纵向和等效应力随时间的变化规律，最后通过实验检测结果验证了焊接应力主要集中在焊缝区。基于数值模拟优化计算，采用光纤激光器，在优化的焊接工艺参数条件下进行了6016铝合金/镀锌钢激光焊的验证试验，利用卧式金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射、微机控制电子万能试验机等手段对优化工艺条件下焊接接头各区域的金相组织、断口形貌、界面元素分布、主要物相与接头力学性能进行研究。发现当焊接功率P=2500W，焊接速度V=45mm/s，离焦量f=0mm时，焊缝成形性良好，无明显裂纹、气孔等缺陷，钢/铝焊缝横截面铝熔化，钢少量熔化，液态铝在钢表面润湿铺展良好，钢/铝界面层厚度约为9μm、各层界面间呈细小锯齿状、界面层主要由FeAl和Fe3Al组成，焊接接头平均抗剪强度为27.70Mpa，断裂形貌表现为准解理和韧性的混合型断裂特征。本文研究结果为异种金属激光焊接提供了一种新的研究思路，为钢/铝异种金属结构激光焊接的推广应用提供重要理论和试验基础。
刘雅芳[9]2015年在《铝钢激光焊接过程温度场的实验研究及数值模拟》文中研究表明轻量化是降低油耗、减少汽车废气排放的最有效技术途径之一。目前实现汽车轻量化的主要措施之一就是采用高强度的轻质材料,例如使用铝合金来代替传统钢材。为满足轻量化的基本要求,解决铝钢等异种金属间的连接问题已成为当下的研究重点。近年来,针对物理化学特性差异较大的异种金属之间的连接问题,一种新兴的焊接方法-激光熔钎焊快速发展起来,为铝钢连接问题提供了新的研究思路。本课题的具体研究内容如下:首先,基于ANSYS平台建立了铝钢平板搭接激光焊的叁维有限元模型。利用APDL参数化设计语言,编制用于实现平面高斯热源的加载和移动的子程序,解决了焊接热源移动的数值模拟问题。考虑材料参数的非线性、相变潜热、边界换热条件等因素的影响,计算激光焊接过程温度场。通过研究激光熔钎焊表面温度场和纵截面温度场的分布云图,分别对比沿焊缝方向、垂直于焊缝方向和厚度方向所取节点的热循环曲线,详细分析了激光熔钎焊的温度场分布规律。其次,为验证模拟计算的准确性,进行了激光焊接试验,采用热电偶同步测温方法测得焊接热循环曲线,试验结果与数值模拟结果吻合较好。最后,基于MATLAB软件设计RBF(Radial Basis Function)型人工神经网络(ANN),建立了激光熔钎焊条件下焊接工艺参数与焊接熔深之间的非线性映射关系,设计正交模拟试验,选取不同焊接工艺参数和焊接熔深的组合为人工神经网络的训练样本,对RBF型人工神经网络进行训练,并用训练后的人工神经网络模型预测了不同工艺参数条件下的焊接熔深,分析了焊接工艺参数(焊接功率、焊接速度、光斑半径)对焊接熔深的定量影响。本课题的研究结果为铝钢异种金属激光焊接提供了一种新的研究思路,为铝钢异种金属结构激光焊接的推广应用提供了重要理论和试验基础。
王桂周[10]2010年在《汽车白车身焊装定位基准的设计与优化》文中研究说明车身作为汽车的主体组成部分,其制造质量对整车质量和汽车的市场竞争力起重要作用。车身焊装定位基准,是车身设计同步工程和焊装夹具设计研究的重要内容,是车身零部件正确定位的基础,是保证车身焊装精度和制造质量的重要因素。由于车身板件柔性易变形的特点,焊装定位基准的设计较为复杂。国内在这个方面的研究较少,缺少设计可以借鉴的理论和资料。本课题是在上述背景下开展的,目的是对焊装定位基准的设计进行研究,结合工程实际提出合理的设计原则和方法,并结合有关理论研究有效的优化方法。本论文的研究主要针对是焊装定位基准的设计和优化问题,重点研究焊装定位基准对焊装质量的影响,焊装定位基准设计的原则,焊装定位基准的优化等。首先分析了白车身的结构及其焊装流程,并重点研究白车身焊装夹具的结构、特点和设计等。其次,基于有限元理论,通过对车身焊装过程分析,建立白车身焊装误差分析模型,分析焊装误差的产生过程,研究焊装定位基准对焊装误差的影响,并总结焊装误差的计算方法。然后研究车身焊装定位基准的设计理论,重点阐述N-2-1法则。结合工程实际,研究和总结焊装定位基准设计的方法和原则,并论述焊装定位系统的设计。最后,基于对车身焊装过程焊装误差的分析,建立焊装定位基准优化的模型,并结合遗传算法等理论,重点研究优化的方法和优化流程。通过一实例,阐述整个优化过程,结果表明使用此方法,能够有效地实现焊装定位基准的优化设计,降低焊装误差,保证焊装精度。本论文通过对车身焊装定位基准的设计和优化的研究,对于焊装定位基准的设计、车身同步开发和保证车身焊装精度及制造质量具有重要的理论和实际工程意义。
参考文献：
[1]. 基于有限元和人工神经网络的焊接过程数值模拟[D]. 梁国俐. 大连理工大学. 2004
[2]. 基于人工神经网络的焊接有限元仿真的简化[D]. 王国栋. 哈尔滨工程大学. 2014
[3]. 焊接熔池动态过程及电弧能量分布的数值模拟[D]. 雷玉成. 江苏大学. 2006
[4]. GH4169合金摩擦焊接过程的数值模拟研究[D]. 张全忠. 大连理工大学. 2007
[5]. 铝合金—镀锌钢激光熔钎焊数值模拟及工艺参数优化[D]. 吴平. 湖南大学. 2012
[6]. 航空薄壁件铆接变形分析及预测研究[D]. 殷俊清. 西北工业大学. 2015
[7]. 2205双相不锈钢焊接残余应力与收缩变形研究[D]. 王正伦. 重庆交通大学. 2010
[8]. 基于BP神经网络钢/铝激光焊工艺优化及组织性能研究[D]. 乔小杰. 湖南大学. 2013
[9]. 铝钢激光焊接过程温度场的实验研究及数值模拟[D]. 刘雅芳. 上海工程技术大学. 2015
[10]. 汽车白车身焊装定位基准的设计与优化[D]. 王桂周. 合肥工业大学. 2010
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