航空航天高性能鋁合金雙激光束雙側(cè)同步焊接技術(shù)

目錄
序
前言
第1章緒論1
1.1高性能鋁合金在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用1
1.2鋁合金激光焊接技術(shù)的特點(diǎn)與難點(diǎn)3
1.3航空航天壁板-桁條結(jié)構(gòu)制造工藝應(yīng)用現(xiàn)狀4
1.3.1航空航天壁板-桁條結(jié)構(gòu)應(yīng)用背景4
1.3.2航空航天壁板-桁條結(jié)構(gòu)連接工藝5
1.3.3航空航天壁板-桁條結(jié)構(gòu)焊接現(xiàn)狀7
1.4鋁合金DLBSW技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀14
參考文獻(xiàn)16
第2章雙激光束雙側(cè)同步焊接基本原理19
2.1DLBSW能量傳遞19
2.1.1DLBSW熱源效率與熱源模型19
2.1.2DLBSW過(guò)程熱傳導(dǎo)21
2.1.3DLBSW能量散失22
2.2DLBSW流體流動(dòng)行為22
2.2.1流體對(duì)流驅(qū)動(dòng)力24
2.2.2流體對(duì)流對(duì)熔池形貌的影響26
2.3DLBSW雙激光束作用機(jī)理及匙孔穩(wěn)定性27
2.3.1匙孔壁面受力平衡方程28
2.3.2匙孔壁表面受力平衡分析31
2.3.3DLBSW穩(wěn)定性34
2.4鋁合金DLBSW接頭的微觀形態(tài)36
2.4.1鋁合金DLBSW冶金反應(yīng)36
2.4.2鋁合金DLBSW晶粒形態(tài)37
2.4.3鋁合金DLBSW元素分布39
2.4.4鋁合金DLBSW常見(jiàn)缺陷42
參考文獻(xiàn)43
第3章鋁合金雙激光束雙側(cè)同步焊接工藝研究44
3.1DLBSW裝備44
3.1.1激光器45
3.1.2焊接機(jī)器人47
3.1.3焊接工裝48
3.1.4焊接系統(tǒng)49
3.2航空航天鋁合金DLBSW典型材料50
3.3DLBSW工藝參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響52
3.3.1激光功率52
3.3.2焊接速度53
3.3.3光束入射角度55
3.3.4送絲速度56
3.3.5離焦量57
3.3.6保護(hù)氣流量58
3.4鋁合金DLBSW接頭微觀形貌特征及力學(xué)性能58
3.4.1焊縫成形58
3.4.2微觀組織60
3.4.3力學(xué)性能67
參考文獻(xiàn)75
第4章鋁合金雙激光束雙側(cè)同步焊接缺陷抑制研究78
4.1鋁合金DLBSW焊縫氣孔缺陷78
4.1.1氣孔類(lèi)型及其形成機(jī)理78
4.1.2氣孔的影響因素81
4.1.3氣孔的抑制措施85
4.2鋁合金DLBSW焊縫裂紋86
4.2.1焊縫裂紋的形成機(jī)理87
4.2.2工藝參數(shù)對(duì)裂紋的影響89
4.2.3裂紋的抑制措施92
4.3鋁合金DLBSW變形92
4.3.1DLBSW變形形成機(jī)理93
4.3.2焊接變形的影響因素94
4.3.3焊后矯形工藝研究102
4.4鋁合金DLBSW殘余應(yīng)力103
4.4.1焊接殘余應(yīng)力的形成機(jī)理104
4.4.2焊接殘余應(yīng)力的影響因素104
4.4.3焊接殘余應(yīng)力的抑制措施111
4.5鋁合金DLBSW力學(xué)性能損失111
4.5.1焊接接頭軟化.1114.5.2焊接接頭區(qū)域強(qiáng)度損失113
參考文獻(xiàn)115
第5章雙激光束雙側(cè)同步焊接有限元仿真研究118
5.1DLBSW有限元模型建立118
5.1.1有限元網(wǎng)格劃分118
5.1.2熱物理性能參數(shù)獲取120
5.1.3熱源模型建立122
5.1.4初始條件和邊界條件加載126
5.1.5載荷工況的設(shè)置127
5.1.6熱源校核128
5.2溫度場(chǎng)仿真128
5.2.1溫度場(chǎng)仿真結(jié)果128
5.2.2溫度場(chǎng)仿真結(jié)果分析129
5.3應(yīng)力變形仿真133
5.3.1應(yīng)力變形仿真基本理論133
5.3.2單桁條基本件殘余應(yīng)力結(jié)果134
5.3.3單桁條基本件焊接變形結(jié)果137
參考文獻(xiàn)141
第6章蒙皮-桁條結(jié)構(gòu)推進(jìn)艙鋁合金DLBSW仿真研究143
6.1蒙皮-桁條結(jié)構(gòu)有限元模型143
6.1.1有限元網(wǎng)格劃分144
6.1.2熱物理性能參數(shù)145
6.1.3初始條件和邊界條件146
6.1.4載荷工況147
6.1.5熱源模型加載148
6.2蒙皮-桁條結(jié)構(gòu)試片件熱機(jī)耦合仿真148
6.2.1熱源模型選擇148
6.2.2試片件溫度場(chǎng)模擬152
6.2.3試片件應(yīng)力模擬154
6.2.4殘余應(yīng)力與變形的回歸分析159
6.3推進(jìn)艙服役載荷對(duì)試片件應(yīng)力-應(yīng)變的影響162
6.4推進(jìn)艙模擬段應(yīng)力-應(yīng)變仿真167
6.4.1模擬段應(yīng)力場(chǎng)仿真167
6.4.2模擬段變形仿真169
參考文獻(xiàn)172
第7章大型客機(jī)機(jī)身壁板鋁合金DLBSW仿真研究174
7.1機(jī)身壁板鋁合金殼單元的DLBSW有限元仿真原理174
7.1.1殼單元構(gòu)成及其理論174
7.1.2熱彈塑性有限元理論178
7.1.3殼單元-實(shí)體單元耦合建模與求解策略182
7.2蒙皮-桁條試片件結(jié)構(gòu)有限元求解184
7.2.1蒙皮-桁條試片件求解模型184
7.2.2蒙皮-桁條試片件網(wǎng)格模型及其優(yōu)化185
7.2.3蒙皮-桁條試片件單元類(lèi)型比較196
7.2.4蒙皮-桁條試片件固定時(shí)間步長(zhǎng)優(yōu)化204
7.2.5蒙皮-桁條試片件不同模型計(jì)算效率對(duì)比210
7.3蒙皮-桁條典型件結(jié)構(gòu)有限元求解211
7.3.1蒙皮-桁條典型件求解模型211
7.3.2蒙皮-桁條典型件單元模型對(duì)比213
7.3.3蒙皮-桁條典型件焊接方向?qū)堄鄳?yīng)力的影響218
7.4蒙皮-桁條模擬段結(jié)構(gòu)有限元求解221
7.4.1蒙皮-桁條模擬段求解模型221
7.4.2焊接順序?qū)δM段殘余應(yīng)力和變形的影響222
7.4.3焊接方向?qū)δM段變形的影響227
參考文獻(xiàn)229
第8章新一代運(yùn)載火箭貯箱結(jié)構(gòu)DLBSW研究230
8.1火箭貯箱焊接材料與結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介230
8.1.1火箭貯箱焊接材料230
8.1.2火箭貯箱焊接結(jié)構(gòu)231
8.2火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW仿真研究234
8.2.1火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW有限元模型建立234
8.2.2火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW溫度場(chǎng)236
8.2.3火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)237
8.3火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW工藝研究239
8.3.1焊接設(shè)備239
8.3.2焊接工藝流程239
8.3.3焊接過(guò)程熔池形貌241
8.3.4焊接接頭宏觀形貌244
8.3.5焊接接頭微觀組織及其分布特征248
8.3.6焊接接頭元素分布特征250
8.4火箭貯箱單桁條結(jié)構(gòu)DLBSW接頭力學(xué)性能分析251
8.4.1常溫X向拉伸性能251
8.4.2常溫Y向拉伸性能254
8.4.3常溫Z向拉伸性能258
8.4.4常溫剪切性能260
8.4.5低溫Y向拉伸性能264
8.4.6低溫Z向拉伸性能265
8.5基于火箭貯箱壁板結(jié)構(gòu)的DLBSW技術(shù)研究266
8.5.1火箭貯箱壁板結(jié)構(gòu)的DLBSW仿真分析266
8.5.2火箭貯箱五桁條結(jié)構(gòu)的真空吸附平臺(tái)簡(jiǎn)介269
8.5.3火箭貯箱五桁條結(jié)構(gòu)的焊接工藝流程270
8.5.4火箭貯箱五桁條結(jié)構(gòu)的點(diǎn)焊工藝研究273
8.5.5火箭貯箱五桁條結(jié)構(gòu)的焊后變形分析274
8.6火箭貯箱五桁條結(jié)構(gòu)DLBSW工藝平臺(tái)開(kāi)發(fā)276
參考文獻(xiàn)278