一、用能量平衡法确定激光焊接熔池尺寸（论文文献综述）
王超[1]（2020）在《基于锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜研究》文中进行了进一步梳理激光透射焊接技术凭借其高焊接质量、高加工效率、清洁焊缝形貌、较小热应力等优点,被许多领域所广泛应用。根据不同工业应用情况要求,对于可选择的聚合物种类需要进一步的扩展。同时,在激光透射焊接中所必须的吸收剂在实际生产中能够达到要求却难以大规模应用,因此需要深入探索。本文以耐高温聚合物聚芳砜（PASF）为研究对象,提出在吸收层聚芳砜表面开槽并填充锌粉吸收剂的焊接方法,探究锌粉吸收剂对激光透射焊接聚芳砜焊接质量的影响规律;通过对照焊接实验,分析选用锌粉吸收剂时焊接质量变化规律和焊接接头连接机理;建立不同焊接工艺参数与焊接强度及焊缝宽度之间的数学分析模型,并针对不同优化目标进行工艺参数的优化;构建基于锌粉吸收剂的三维瞬态有限元模型,并进行温度场和流场的数值模拟。研究内容如下:首先,探究激光透射焊接过程中激光与聚合物的相互作用,以及激光能量在聚合物中转变为热能并进行传导的过程;建立无单独吸收剂层情况下沿熔池深度方向的温度预测模型,并进一步扩展为考虑存在锌粉吸收剂情况的温度预测模型;研究熔池内金属粉末颗粒与激光光束的相互作用过程,构建快速熔化凝固模型。其次,选用锌粉吸收剂和炭黑吸收剂两种方法进行对照实验,对比分析发现选用锌粉吸收剂的焊接强度稍低于炭黑吸收剂的,但是焊缝宽度明显小于炭黑吸收剂的。通过单因素实验研究不同焊接工艺参数（焊接速度、激光功率、锌粉吸收剂水平）对焊接强度及焊缝宽度的影响;同时观察焊缝断面及横截面的宏观和微观形貌,探究接头断裂方式并发现金属粉末和聚合物之间的镶嵌结构及聚合物分子间作用力对焊接质量有利,并深入研究熔融锌粉颗粒与聚合物分子链之间的相互吸引连接反应;通过元素分布EDS和X射线光电子能谱仪XPS探究锌粉吸收剂与聚合物之间的化学反应,发现新的化学键Zn-C有助于接头连接。再次,采用CCRD规划三因素五水平实验方案,利用RSM建立三个焊接工艺参数（激光功率、焊接速度和锌粉吸收剂水平）与焊接强度及焊缝宽度之间的数学分析模型,分析不同焊接工艺参数对焊接强度及焊缝宽度之间的影响趋势及交互影响,针对不同优化目标分别获得最佳焊接工艺参数组合,通过选取随机参数进行实验验证模型准确性。最后,构建基于锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜的三维瞬态模型,进行温度场和流场的数值模拟。分析获得焊接温度场和流场随时间的变化规律,同时探究三个焊接工艺参数（激光功率、焊接速度和锌粉吸收剂水平）对两者模拟结果的影响。本文选用耐高温聚合物聚芳砜,并提出一种开槽填充锌粉吸收剂的焊接方法,从而拓宽了激光透射焊接技术中聚合物的种类,实现了双透明聚合物的激光透射焊接,为实际工业生产应用提供了理论支持和技术指导。
彭根琛[2]（2020）在《铝合金真空激光焊接特性及能量传输机理研究》文中指出随着航空航天及深海领域等战略设备的开发,厚板铝合金的焊接需求日益增大。激光焊接方法具有极强的穿透能力,但对于厚板铝合金来说气孔缺陷仍是最大的挑战和障碍。研究表明真空环境可以有效抑制激光焊接羽辉、提高焊接质量并获取超大熔深。但其焊接机理研究目前只能基于对焊缝成形及羽辉变化的角度分析,缺少真空环境下激光能量传输与材料间相互作用研究以及真空环境下匙孔、熔池稳定性机理的探索。本文以5A06铝合金为研究对象,系统研究真空度对激光焊接特性的影响规律。研究发现随着真空度的提高,焊缝熔深显着增加、气孔缺陷与羽辉被有效抑制。真空环境下所获得的激光焊缝具有更高的组织均匀性和更宽的热影响区尺寸,熔化区主要由等轴晶组成,柱状晶主要存在于焊缝底部。与常规激光焊接相比,焊接接头平均硬度和抗拉强度分别提高了8.0%和20.7%。其强化机理是由于在真空环境下接头气孔缺陷被抑制并且焊缝具有组织均匀性高、合金元素烧损少以及具有更多的LAGBs和位错等因素。整体考虑焊缝形貌、缺陷以及羽辉状态可以发现真空度对焊接特性的影响存在临界值101 Pa。当真空度高于该值后焊接特性基本不变,且该临界值的选取具有普遍适用性。在101 Pa的真空度下研究了30 k W超高功率激光焊接特性,获取了单道104 mm厚及双面130 mm厚铝合金高质量焊缝。真空度对激光焊接特性的改善原因主要体现在羽辉特征以及匙孔熔池动态行为上。对羽辉特征影响的研究发现,在真空环境下羽辉尺寸及亮度显着降低且呈现更高的稳定性。羽辉的温度和电子密度随着真空度的提高而降低,这是真空环境下粒子碰撞概率大幅度下降导致。通过质谱检测发现羽辉中存在大量的化合物Al H以及Al H2等分子,其中H元素的来源于材料吸氢而不是环境。羽辉对激光能量传输的吸收体现在逆韧致吸收、散射吸收和其他吸收等方式,大气环境下逆韧致吸收占主导作用但随着真空度的提高其他吸收机制将占主导作用。这种其他吸收机制很可能来源于羽辉中的化合物Al H以及Al H2等分子对激光能量传输的消光作用。当真空度提高至103 Pa以上时,羽辉对激光能量的传输几乎无影响。为研究真空度对激光焊接过程匙孔和熔池动态行为,本文建立了一种三维热源耦合模型。该模型综合考虑真空度对焊接特性的影响因素,并利用Wilson方程和气-液平衡方程重新计算了不同真空度下材料沸点和金属蒸气反作用力。模型采用复合热源耦合形式来描述不同真空度下激光能量分布情况。模拟结果表明,真空环境下激光焊接可以获得一个稳定性更高的匙孔,匙孔的尺寸更大且具有较少的凸起现象。随着真空度的提高,熔池内部的涡流现象逐渐变弱甚至消失,匙孔附近熔体流速加快。在真空环境下材料沸点与熔点的温差减小导致匙孔内壁尺寸变薄,并且焊接过程中产生的较大的金属蒸气反作用力有利于维持匙孔张开状态,这些有利于提高匙孔、熔池稳定性从而降低焊接气孔缺陷。通过与实际焊接结果及高速摄像拍摄结果对比分析发现该模型具有良好的适用性。通过上述对真空环境下激光焊接特性、羽辉特征及匙孔、熔池动态行为的研究,建立了较为系统的真空激光焊接过程研究体系。本文的工作为大厚度结构件的激光焊接应用提供了重要的理论依据和试验基础,同时也为真空激光焊接过程相关机理研究进行补充。
桂豪[3]（2019）在《小功率脉冲激光扫描-TIG复合焊接等离子体和熔池动态行为》文中研究说明激光-电弧复合焊接技术同单独的激光焊接或电弧焊接相比,具有能量利用率高、焊接熔深大、焊接过程稳定、装配精度要求低等优点。但传统激光-TIG复合焊接过程中,激光相对电弧是不动的,而激光扫描-TIG复合焊接相关的研究较少。为此,本文提出小功率激光扫描-TIG复合焊接的方法,建立了小功率激光扫描-TIG复合焊接的试验系统,研究了焊接参数对焊接过程及焊接质量的影响。在此基础上,通过高速相机对电弧和熔池的观察,重点分析了激光-电弧间的耦合作用机制及激光扫描-TIG复合焊接过程中激光对熔池震荡及搅拌的作用机理。在TIG焊接过程中,激光的引入能稳定电弧,尤其是电弧起弧稳定后引入激光,可以使激光扫描-TIG复合焊接过程变得很稳定,同时也能得到比较好的表面成形。基于三因素四水平正交实验的方法,找到了激光-电弧相互作用最强烈时,激光-电弧间的相对位置,即弧长1mm,热源间距1.5mm,焊枪倾角为45?,并在此基础上,分别研究了激光离焦量和激光功率对焊缝熔深的影响。通过对正交实验及激光功率实验结果进行分析,得到激光-电弧间如下的相互作用机制:激光作用下,电弧将优先通过激光等离子体形成导电通道,当热源间距较小时,电弧将会被显着压缩;焊枪角度和弧长共同决定电弧热源中心,当激光作用于电弧热源中心时,电弧的预热会极大提高激光的吸收率,熔深显着增加,而较短的弧长使电弧的能量更为集中,有助于进一步增加熔深。在最佳位置参数下,当激光功率为10%50%时,焊缝形貌呈现激光热导焊特征;激光功率为50%80%时,电弧压缩明显,焊缝形貌呈现激光深熔焊特征,熔化能比可达1.58;当激光功率为80%100%时,电弧压缩更为明显,但激光作用时间很短,致使有效熔深很浅,并且伴随有较大的飞溅。通过对激光扫描-TIG复合焊接过程中电弧和熔池动态行为的观察,发现在激光扫描-TIG复合焊接过程中,由于激光对电弧的吸引作用,电弧会随着激光的扫描运动而发生同步的偏移,所以当激光以不同的扫描模式与电弧进行复合焊接时,电弧也会呈现出相应的同步偏移变化,并且这种变化的周期同激光扫描的周期一致;当激光作圆扫描时,激光入射熔池时有一半的入射位置靠近熔池下壁,导致向下流动的熔池金属相对减少,向上流动的熔池金属相对增加,然后在电弧力和表面张力的共同作用下,形成了上半圆很大、下半圆很小的熔池流动行为;当激光作直线扫描时,激光入射熔池时也有少部分位置是靠近熔池下壁的,导致向上流动的熔池金属比向下流动的熔池金属要多,然后在电弧力和表面张力的共同作用下,出现了上半圆略大、下半圆略小的熔池流动行为;当激光作点脉冲扫描时,激光入射熔池的位置是固定的且靠近熔池中心线的,向上流动的熔池金属同向下流动的熔池金属是接近相等的,所以熔池金属在电弧力和表面张力的共同作用下形成了两个近似半圆状的熔池流动行为。
李仲勋[4]（2018）在《高硅铝薄壁壳体的激光焊接工艺研究》文中进行了进一步梳理在航天领域,卫星内部电子器件主要封装在高硅铝合金材料制造的薄壁壳体中,并采用激光焊接的方式完成封装。通常高硅铝合金壳体的壁很薄,因此在激光焊接过程中容易出现局部温度过高,这会导致电子器件失效。若焊接过程中焊缝处的应力过大,或焊后壳体残余应力过大,都会导致出现裂纹,影响焊接质量。研究高硅铝薄壁壳体的激光焊接技术对航天发射、卫星通讯具有重要意义。为了优化激光焊接参数,本文采用软件模拟焊接过程。论文首先对激光焊接过程中的各种化学、物理、冶金和传热等过程进行了研究。分析了温度场、应力场、变形对焊接质量的影响规律。针对高硅铝合金材料的特点,对激光焊接过程中相关重要仿真参数做了详细的分析,为后续的模拟分析做好理论准备。根据现有的激光焊接工艺参数,对某型号的高硅铝合金零件进行了激光焊接模拟,得到了焊接过程的温度场及其变化规律。针对壳体的某些重要位置,模拟了其温度变化趋势,发现已有的焊接工艺参数不能满足该型零件对焊接过程的温度场要求。在温度场分析结果的基础上,间接耦合得到了壳体在焊接过程中的应力场及焊后残余应力分布情况。根据壳体的残余应力,可以判断焊后高硅铝壳体不会产生裂纹,即现有的焊接工艺参数能很好地满足壳体对应力场的要求。依据上述研究结果,论文继续对高硅铝壳体焊接过程中的关键工艺参数进行了综合分析和调整,重点研究了激光焊接功率、激光焊接速度、激光焊接间隔时间等工艺参数对焊缝熔池和温度场的影响。发现了上述三个工艺参数对熔池深度、熔池宽度、温度场的影响规律,在此基础上采用正交试验法对三个工艺参数进行优化,获得了能保证最优焊接质量的工艺参数。论文对某型号的高硅铝薄壁壳体零件的激光焊接过程进行了仿真,采用有限元数值模拟的方法对激光焊接过程中的熔池参数、温度场、应力场、变形等进行了分析。通过优化现有的焊接工艺参数,获得了针对该零件的激光焊接工艺参数。论文通过改进激光焊接的工艺参数改善了零件的焊接质量,其研究方法对激光封装焊接工艺参数的选取提供了有价值的参考。
刘卫[5]（2018）在《侧吹气流下高功率激光焊接数值仿真与实验研究》文中研究说明激光焊接具有焊缝深宽比大、热影响区小、焊接速度快、适用于柔性制造等优点,在轨道交通、汽车制造、航天工程等行业中应用广泛。相比低功率激光焊接,高功率激光焊接（大于5k W）具有更大的能量密度,可实现中厚壁构件（大于4 mm）的高效焊接,有着巨大的发展潜力与研究意义。高功率激光焊接中激光功率的提高使得焊缝质量、力学性能更难控制,相比于低功率激光焊接更易出现焊接缺陷。而侧吹气流能改变熔池内液态金属的流动行为及小孔开口形貌,可用于提高高功率激光焊接质量。本文通过实验与数值仿真的方法研究侧吹气流作用下高功率激光焊接气-液-固三相转变过程中的传热传质机理,研究焊接中熔池小孔动力学行为及稳定性条件,分析侧吹气流对高功率激光焊接过程影响的作用机制,对获得良好焊接质量有着重要的工艺指导意义。针对侧吹气流作用下316L不锈钢高功率激光焊接熔池小孔动态行为与焊接质量相关性进行了数值模拟和实验研究,取得的成果如下:（1）建立了侧吹气流下高功率激光焊接数学模型。其中,建立的三维组合热源模型在模拟中根据实时获取的小孔深度自适应变化,同时在模型中考虑了羽辉中微粒作用下入射激光能量衰减效应,建立激光输入能量与蒸汽羽高度之间的联系;同时使用改进的PLIC-VOF方法实现对小孔自由界面的实时追踪,从而实现了模型中小孔壁面反冲压力的准确计算与加载。（2）进行了侧吹气流工艺下316L不锈钢高功率激光焊接数值模拟,发现了侧吹气流工艺参数变化会影响焊接熔池小孔动态行为、金属蒸汽/等离子体形貌特征、熔池内部温度、小孔形貌及其震荡性,进而揭示了侧吹气流对高功率激光焊接过程影响的作用机制。（3）进行了侧吹气流作用下316L不锈钢高功率激光焊接工艺实验。改变侧吹气流流量、横向距离、喷嘴高度,观测分析其对焊缝形貌及焊接接头力学性能的影响,获得最优侧吹气流工艺参数。
吴思根[6]（2018）在《铝合金低频振荡扫描激光焊接数值模拟与试验研究》文中研究说明低频振荡扫描激光焊接技术是在传统激光焊接技术的基础上改良而来。传统激光焊接铝合金技术虽然经过近三十年的发展但由于铝合金的独特性,激光焊接在铝及其合金上的应用仍然存在着很多问题,比如焊接过程不平稳,缺陷（焊缝气孔、裂纹、塌陷）多且常见,接头强度不理想等。对比看来,振荡扫描激光焊接得到的铝合金焊缝成形良好并且综合性能有所提高。而且,振荡扫描激光焊接技术在保持激光焊接的热影响区窄、能量密度集中、变形小等原有优点的基础上,进一步通过激光束振荡,增大能量的作用区域,减小激光对工件装夹精度的要求。使焊接工艺适应现代工业的需求,焊接更加可靠。但由于振荡扫描激光焊接技术刚起步不久,工艺仍然不够成熟,目前针对振荡扫描激光焊接的模拟及试验研究较少。为此,本文针对2mm 7075-T6铝合金薄板进行数值模拟与试验研究。首先,建立了7075-T6铝合金低频振荡扫描激光焊接传热模型。应用ANSYS软件对焊接过程进行了数值模拟,得到焊接温度场。对比相同激光功率和焊接速度下传统激光焊接和振荡扫描焊接得到的温度场,发现后者峰值温度相比前者有所降低。前者峰值温度随时间变化特点是连续上升直至达到准稳态峰值温度便趋于稳定,后者则随时间波动上升,且规律性下降一定值后继续上升,达到准稳态时峰值温度也处于稳定状态。此外后者升温速率较前者也有所降低。随后,研究了激光振荡频率、振荡幅度、激光功率和焊接速度对焊接温度场的影响,为工艺参数确定了一个合适范围。其次,进行了7075-T6铝合金低频扫描激光对接焊试验,深入研究了Ar气流量、激光振荡频率、振荡幅度、激光功率和焊接速度如何影响焊缝成形。在分别控制其他工艺参数不变的条件下,激光功率为1500W,焊接速度为1400mm/min,激光振荡频率为10Hz,振荡幅度为0.5mm时,焊缝成形最佳。进行了基于正交试验的拉伸强度试验,分析得到抗拉强度最佳的工艺参数组合,且该工艺参数组合下的焊件接头强度为369.85MPa。对比观察了相同激光功率和焊接速度下传统激光焊接和振荡扫描激光焊接得到的焊缝金相组织,焊缝区组织晶粒是细小的等轴晶,熔合区区域金相组织晶粒也较为细小,前者熔合区区域的晶粒都沿垂直于熔合线的方向生长,而后者熔合线区域晶粒生长方向杂乱不单一,且晶粒较前者更为细化。最后,分析模拟得到的熔池宽度及熔合线轮廓与试验结果基本吻合。验证了本文所建立的低频振荡扫描激光焊接传热模型的正确性。
王磊磊[7]（2018）在《双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模拟与工艺研究》文中进行了进一步梳理轻量化是未来先进制造技术的发展趋势,铝合金是实现轻量化制造的一种行之有效的工程材料。双脉冲熔化极气体保护焊作为一种先进的高效的铝合金焊接工艺,其焊接熔池内部的热传递和流体流动行为缺乏深刻理解。论文试验结合模拟来透视了双脉冲焊接的整个物理过程并且优化了工艺参数。论文建立了双脉冲焊接三维非稳态热传递与流体流动模型,全面分析了双脉冲焊接的凝固组织特征和质量特征,揭示了双脉冲焊接的晶粒细化机理。双脉冲焊接的焊道机械性能优于单脉冲焊接,这主要归功于细化的凝固组织。系统地研究了电流振幅、电流频率和焊接速度对双脉冲焊接的影响。揭示了双脉冲电弧增材制造中的晶粒细化机理,研究了激光+双脉冲电弧复合焊和冷金属过渡复合脉冲焊接等改进型的双脉冲焊接工艺。论文的主要研究内容和创新点如下:1.提出了一种双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态热传递与流体流动模型。论文首先探讨了熔焊过程中熔池内部的热传递和流体流动物理过程,研究了流体流动驱动力及其相对重要性以及对热量传输的影响,分析了三维非稳态热传递与流体流动模型的控制方程、边界条件和求解方法。在三维模型中使用试验采集到的焊接电流波形做为输入数据,因此高能量脉冲群和低能量脉冲群的输入热量不同。该数值模型综合考虑了熔滴的动量和热量对熔池的影响以及流体对流传热对熔池的影响。采用单脉冲和双脉冲焊接试验验证了该模型,保证了计算得到的凝固参数可信性。结果表明:焊接过程中熔池内部的流体流动直接影响着焊缝的形状和尺寸;熔池对流的驱动力主要有Marangoni力、电磁力和浮力,其中当焊接电流不大时Marangoni力占主导因素;通过评估无量纲的佩克莱数,发现熔池内部的热传输主要是通过对流来完成的。2.揭示了双脉冲焊接的晶粒细化机理。双脉冲焊接熔池在高能量脉冲群膨胀和在低能量脉冲群收缩,导致不同寻常的焊缝金属重熔化和重凝固现象,因此双脉冲焊接获得了更高的冷却速度和细化的晶粒。透视了双脉冲焊接的特征与优势。研究了双脉冲焊接的熔池行为及凝固特征并且计算了焊接的凝固参数,并用计算得到的凝固参数来揭示了双脉冲焊接组织细化的机理,研究了焊缝的微观组织与机械性能。结果表明:双脉冲焊接过程中,熔池在高能量脉冲群膨胀,在低能量脉冲群收缩,这样的变化导致不同寻常的焊缝金属重熔化和重凝固现象;在相同的热输入下,双脉冲焊接比单脉冲焊接获得了更高的凝固生长速度和冷却速度,因此双脉冲焊接比单脉冲焊接获得更小的微观组织和改善的机械性能;由于熔池在低能量脉冲群收缩,双脉冲焊接获得了多样的晶粒生长方向。3.模拟结合试验系统研究了不同电流参数对双脉冲焊接的影响,发现可以在不改变热输入的情况下通过增加电流振幅和电流频率来增加冷却速度和减小晶粒尺寸。论文系统研究了不同电流参数即电流振幅和电流频率对双脉冲焊接的影响。模拟和试验研究了不同电流参数双脉冲焊接的熔池行为及凝固特征,计算了焊接的凝固参数,并用计算得到的凝固参数来预测了相同平均电流不同电流参数情况下的晶粒尺寸,并且用试验验证了预测结果。在相同的热输入下,在常用的参数范围内可以通过增加电流振幅和电流频率来增加平均凝固生长速度和冷却速度。随着电流振幅和电流频率增加,晶粒和枝晶相应减小,机械性能有所改善。研究了焊接速度对双脉冲焊接的影响,探讨了正弦波调制脉冲焊接相对于单脉冲焊接的特征与优势。结果表明:双脉冲焊接的稳定焊接速度可以达到16.6 mm/s而不发生短路或者熄弧现象,这表明双脉冲焊接是一种相对高效稳定的铝合金焊接方法。正弦波调制脉冲焊接过程稳定,焊缝成形良好。焊缝几乎没有焊接缺陷,接头断裂模式为韧性断裂。正弦波调制脉冲焊接能够减少焊缝中的气孔,焊缝熔化区晶粒得到细化。焊缝的硬度有所增加,机械性能得到改善。4.研究了激光+双脉冲电弧复合焊、双脉冲电弧增材制造和冷金属过渡复合脉冲焊接三种改进型双脉冲焊接工艺的特征与优势。证实了双脉冲电弧增材制造的可行性和高效性,结果表明双脉冲电弧增材制造比单脉冲电弧增材制造具有更高的凝固生长速度和冷却速度;在相同的热输入下,由于更高的冷却速度,双脉冲电弧增材制造产生了更加细小的晶粒。提出了一种冷金属过渡复合脉冲焊接的数值模型,仿真结果表明可以通过改变脉冲个数来调制冷金属过渡复合脉冲焊接的输入热量。仿真结果表明:对于冷金属过渡复合脉冲焊接,脉冲阶段的熔池尺寸、熔池内部最大流速和最高温度大于CMT阶段;随着脉冲个数的增加,脉冲阶段和CMT阶段的熔池尺寸、熔池内部最大流速和最高温度均会增加。
华亮[8]（2017）在《激光熔覆再制造产品疲劳寿命评估方法研究》文中提出随着中国轨道交通行业的高速发展,高速和重载列车的应用越来越多,在高速和重载条件下,轮轨间的机械疲劳和磨损尤为突出,因裂纹和磨损超限失效的车轮数量十分巨大,经济损失非常严重。如果能采用先进的再制造技术直接对报废车轮进行修复,使之重新应用到实际生产中去,不但可以节约能源,减少污染,而且还可以节省大量的时间和人工成本,创造重大的经济价值。再制造的方法有很多,激光熔覆再制造技术由于具备基体热影响区小、稀释率低、热变形小、熔覆粉末合金多样化、熔覆层与基体易于实现冶金结合且易于实现自动化等优点而受到国内外学者的广泛关注,本文通过理论分析和实验验证相结合的方式对激光熔覆再制造产品疲劳寿命评估方法进行了研究,主要研究内容及创新点总结如下:（1）通过数值模拟和实验验证相结合的方式研究了激光熔覆热损伤的形成机理。首先对Q345R钢熔覆Ni60合金粉末的试件进行了残余应力检测、并对其进行了拉伸及疲劳特性试验,结果表明熔覆试件中存在较大的残余拉应力,且熔覆试件的抗拉极限及伸长率均比Q345R钢基体试件有所降低,而熔覆试件的疲劳寿命较之标准试件更是大幅降低,表明熔覆热损伤确实存在。（2）在考虑裂纹闭合效应对疲劳损伤影响的情况下,对Chaboche提出的非线性连续疲劳累积损伤模型进行了修正,得到了疲劳累积损伤及再制造毛坯剩余寿命量化评估模型,并由对称循环拉压疲劳试验数据得出了修正模型的相关参数。通过二级加载（高低加载和低高加载）拉压疲劳试验对再制造毛坯剩余寿命评估模型进行了验证,结果表明模型计算值和试验值吻合良好。（3）在考虑裂纹闭合效应及熔覆残余应力的情况下,对Chaboche非线性连续损伤模型进行了修正,并通过拉压疲劳试验获得了修正模型的相关参数,提出并建立了熔覆初始热损伤及热-疲劳耦合损伤定量评估模型。（4）探索利用金属磁记忆技术检测激光熔覆初始损伤及热-疲劳耦合损伤,提出了定量表征激光熔覆初始热损伤及热-疲劳耦合损伤的磁记忆信号参量。（5）采用修正的非线性连续损伤模型以及能量法对激光熔覆再制造试件的疲劳寿命进行了评估,建立了两种激光熔覆再制造产品疲劳寿命评估模型,并用建立的模型对激光熔覆再制造的高速铁路车轮进行了寿命评估,结果表明建立的模型可以满足工程需要。
韦辉亮[9]（2014）在《激光-GMAW复合焊接低合金钢数值模拟与试验研究》文中认为激光电弧复合焊接将激光与电弧这两种物理性质与能量传输机制迥异的热源有效组合在一起以获得激光焊接或电弧焊接所不具备的焊接效率与焊接质量。国内外已有的关于激光电弧复合焊接的研究成果表明,激光电弧复合焊接方法中的多个焊接变量对熔池形态和焊缝形貌等都具有重要影响。熔池形态的改变又会进一步影响焊缝金属的冷却速率,从而显着影响最终获得的焊缝金属微观组织及力学性能。目前关于激光电弧复合焊接已有相当多数量的试验研究,然而由于焊接熔池尺寸很小,熔池内液态金属流动速度迅速并且熔池金属温度变化很快,仅仅依靠试验研究难以获得熔池内的温度场分布及流体场分布情况以及焊缝金属的冷却状况,因此需要对激光电弧复合焊接过程进行温度场与流体场三维数值模拟以解决上述问题。目前关于全熔透激光-GMAW（Gas Metal Arc Welding）复合焊接低合金钢的熔池形态、焊缝形貌与焊缝金属微观组织和力学性能的系统研究还很缺乏。本文通过数值模拟与试验分析的方法综合研究了激光-GMAW复合焊接低合金钢全熔透焊时焊接热输入量与激光电弧空间距离对熔池形貌、焊缝截面及相应的热循环过程与焊缝金属微观组织的影响。在综合分析激光小孔焊接与GMAW两种焊接方法的物理过程的基础上建立了激光-GMAW复合焊接数值模型。模型考虑了母材金属对激光能量的吸收、激光小孔的形成、金属在激光小孔内的挥发、母材金属对电弧能量的吸收、熔池内液态金属的湍流流动状态、熔池金属在表面张力及电磁力等作用力的影响下产生的强烈对流及相应的热量传输等物理过程。在所建立的三维传热与流体流动模型的基础上,本文计算了激光-GMAW复合焊接过程中不同焊接速度及激光电弧距离对焊接熔池温度分布及流体流动的影响。当激光电弧距离为1 mm,焊接速度为由40 mm/s降低至30 mm/s和20 mm/s后,熔池宏观尺寸随之增大。当焊接速度为40 mm/s,激光电弧距离由1 mm增大至3mm和5mm后,熔池宏观尺寸亦随之增大。本文所研究焊接参数下熔池内的流体流动皆为湍流形式。在不同焊接参数时湍流黏度在熔池流体循环中速度较大的区域其数值较大;而在各个熔池循环之间的流体速度较小的区域湍流黏度数值亦较小。通过相应的试验结果验证了激光-GMAW复合焊接低合金钢不同焊接热输入量与激光电弧空间距离对焊缝温度场与流体场数值模拟所得的计算结果的准确性。为了研究激光-GMAW复合焊接过程焊接热输入量与热源空间分布距离对焊缝微观组织的影响,首先进行了相应的试验研究。在激光-GMAW复合焊接过程结束后对所得焊缝分别进行横剖、抛光和腐蚀并拍摄不同焊接参数所得的焊缝横截面宏观形貌以及焊缝金属的微观组织,在所得焊缝微观组织形貌的基础上对其中各个相的比例进行了测定。为了深入理解焊接过程各个变量对焊缝金属微观组织的影响,在试验研究的基础上进一步对焊缝金属在焊缝冷却时发生的相变过程进行数值模拟研究。采用以相变热力学和相变动力学为基础的数值模型研究了激光电弧复合焊接时不同焊接变量对焊缝金属的微观组织构成及各个组织成分所占比例的影响。数值模型计算了等温转变曲线曲线与连续转变曲线及相应焊缝的冷却曲线与连续转变曲线的相对位置关系。当激光电弧距离为1 mm,焊接速度分别为30 mm/s和20 mm/s,或激光电弧距离为5 mm,焊接速度为40 mm/s时,焊缝金属冷却曲线与连续转变曲线的扩散转变曲线与移位转变曲线均相交,但并不与马氏体转变曲线相交,因此,最终焊缝组织中出现晶界铁素体、魏氏体与针状铁素体。晶界铁素体在焊缝中所占的体积比例随着焊接速度的降低或热输入量的提高而增大;同一焊缝金属中魏氏体的比例随着热输入量的提高而减小;针状铁素体的比例随着热输入量的提高而减小。当激光电弧距离为1 mm,焊接速度为40 mm/s时焊缝金属冷却曲线与连续转变曲线的扩散转变曲线与移位转变曲线均相交,并且与马氏体转变曲线亦相交。因此,最终焊缝组织中出现晶界铁素体、魏氏体、针状铁素体与马氏体。数值模拟所得焊缝金属各个微观组织比例与试验所得结果吻合良好。
孟威[10]（2014）在《高强钢T型搭接接头激光焊接动态过程与成形特征研究》文中指出高功率激光焊接是一种快速和灵活制造金属三明治板的方法,已逐渐成为金属三明治板的优选制造技术。I芯金属三明治板结构简单,腹板容易制造,是最具代表性的一类三明治结构,而T型搭接接头是其最基本的焊接结构单元。研究T型搭接接头激光焊接过程行为及焊缝成形规律,能够为激光焊接技术在金属三明治板制造中应用提供必要的技术基础和指导,对相关部门制定金属三明治板的工业激光焊接规范提供解决方案,具有重要的现实意义。针对I芯金属三明治板激光焊接过程稳定性与焊缝成形控制问题,本文建立了T型搭接接头激光焊接工艺试验平台,系统研究了焊接参数、装配参数和板厚等对焊缝成形的影响规律;构建了焊接过程高速摄像和光谱监测系统平台,研究了T型搭接接头激光焊接等离子体、熔池和小孔动态行为及其相互耦合作用机制;采用微型X射线透视成像设备观测了T型搭接接头激光焊接过程小孔行为和熔池流动,探讨了气泡和气孔形成机理及抑制方法,其主要的研究结果如下:T型搭接接头激光焊接过程最主要的特征是面板和腹板间的间隙导致等离子体、熔池和匙孔的动态行为变化。首先,间隙存在时,在间隙处匙孔前壁发生坍塌,等离子从匙孔前壁坍塌处逸出,则等离子体可分为熔池上方的等离子体（上部等离子体）和从间隙处逸出的等离子体（间隙等离子体）;随间隙量的增加,上部等离子体的高度和倾角呈二次函数递减,面积呈线性递减,面积和强度的峰值频率呈三次函数递减,而间隙等离子体从间隙逸出的时间与间隙呈二次函数递增关系。另外,间隙也改变了熔池和孔口的尺寸和动态行为,随间隙增加,熔池上表面的长度和面积呈二次函数递减,孔口面积呈线性递减,且熔池尾部的流动状态从层流向涡流转变,且熔池的波动频率增加。T型搭接接头激光焊接过程可以分为小间隙下准稳定态、中等间隙下不稳定态及大间隙下假稳定状态。基于以上等离子体和熔池与间隙量的定性和定量关系能够实现对激光搭接焊间隙的实时监测和定量预测。T型搭接接头激光连续焊接焊缝气孔为“工艺特征型”气孔,焊缝气孔主要集中在间隙为0.4-0.8mm之间的焊缝,其中0.8mm的焊缝气孔率最高,气孔呈平行两列分布在焊缝底部和间隙焊缝处,间隙焊缝气孔多为圆形的孔洞,焊缝底部的气孔形状不规则。间隙较小时,T型搭接接头激光焊接过程匙孔和熔池较安静,产生的气泡较少;间隙较大时,小孔尖端振荡加剧,大量的气泡生成,且间隙把熔池分割为三个部分,分别为上部熔池、下部熔池和间隙处的熔池。熔池底部为液态金属的结晶前沿及间隙处熔池金属较少且流动性较差,导致大量的气泡很难从熔池底部和间隙处熔池逸出,在焊缝底部和间隙处焊缝产生了大量的气孔。依据对匙孔和气泡动态行为的X摄线透视成像观察和分析,提出了匙孔尖端震荡气泡产生模型。气泡产生的主要原因一是匙孔前壁周期性的坍塌和闭合,改变了匙孔壁的受力状态;二是孔内和孔外等离子体发生改变,引起激光能量在小孔内部不均衡分布,匙孔壁和尖端发生不稳定的周期性波动。其中,气泡的产生是气孔产生的必要条件,而间隙改变了熔池的流动状态是气孔产生的充分条件。保证小的间隙量和采用高的焊接速度有利于维持小孔和熔池的稳定性,气泡和气孔产生较少。激光焊接T型搭接接头存在三种典型的焊缝形貌:“Y”型、“V”型和“碗”型。“Y”型焊缝易在较低的焊接速度下得到,“V”型焊缝能在较高的焊接速度得到,而“碗”型只有面板背面的熔池宽度大于腹板厚度时才能得到。面板厚度大于3mm时腹板和面板结合处焊缝宽度较窄,很难通过调整焊接工艺提高;腹板厚度小于3mm时,焊缝容易发生偏移,导致下塌、熔合不好等缺陷。T型搭接接头腹板和面板结合处焊缝宽度主要取决于面板厚度和焊接速度,腹板和面板结合处位于“Y”型焊缝拐点上部容易获得较宽的结合处焊缝宽度。依据工艺实验结果分别建立了面板腹板结合处焊缝宽度和熔深的二元和三元回归模型,结果表明板厚和激光功率分别对结合处焊缝宽度和熔深的影响更为显着。间隙对焊缝几何尺寸和熔化效率影响不大,但大间隙下,焊缝中大量的气孔生成。采用较慢的焊接速度,并控制小的间隙和偏移量,面板厚度小于3mm和腹板厚度大于3mm时,焊缝成形容易控制,能够获得优异的激光焊接T型搭接接头,且焊接效率和能量利用率较高。高强钢T型搭接接头热影响区和焊缝的微观组织包括板条马氏体和少量的贝氏体铁素体。部分相变区的微观组织保持了母材轧制态的带状组织特征,小的块状马氏体在沿晶界形成,割断了组织间的连续性。母材中存在大量的（Nb,Ti）（C,N）第二相,而HAZ较少。焊接接头的平均硬度为母材>热影响区>焊缝,软化区位于过回火区与部分相变区的过渡区,相对于母材硬度下降了约18%。通过降低焊接热输入,软化区和HAZ的宽度降低,硬度提高。
二、用能量平衡法确定激光焊接熔池尺寸（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用能量平衡法确定激光焊接熔池尺寸（论文提纲范文）
（1）基于锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 激光透射焊接的基本原理 |
| 1.3 激光透射焊接的国内外研究现状 |
| 1.3.1 焊接机理研究 |
| 1.3.2 实验及工艺研究 |
| 1.3.3 数值模拟研究 |
| 1.3.4 吸收剂材料研究 |
| 1.4 研究现状综述及课题提出意义 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 课题来源 |
| 第二章 锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜理论研究 |
| 2.1 聚合物与激光的相互作用 |
| 2.2 激光透射焊接聚合物的过程框架 |
| 2.3 温度预测模型 |
| 2.3.1 激光能量概念 |
| 2.3.2 温度预测模型 |
| 2.3.3 基于锌粉吸收剂的温度预测模型 |
| 2.4 金属粉末颗粒和激光的相互作用 |
| 2.4.1 能量控制方程 |
| 2.4.2 动量控制方程 |
| 2.4.3 湍流控制方程 |
| 2.4.4 组分控制方程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 激光透射焊接聚芳砜实验研究及分析 |
| 3.1 实验试件的制备和性能测试 |
| 3.1.1 聚芳砜试件的制备与性能测试 |
| 3.1.2 锌粉吸收剂的制备与性能测试 |
| 3.2 实验设备 |
| 3.2.1 焊接实验设备 |
| 3.2.2 焊接强度测试设备 |
| 3.2.3 焊缝形貌观测设备 |
| 3.2.4 焊接接头元素化学键检测设备 |
| 3.3 激光透射焊接实验方案 |
| 3.3.1 搭接方案 |
| 3.3.2 光斑直径选定 |
| 3.3.3 焊接实验方案设计与准备 |
| 3.4 激光透射焊接工艺参数对焊接质量的影响 |
| 3.4.1 激光功率对焊接质量的影响 |
| 3.4.2 焊接速度对焊接质量的影响 |
| 3.4.3 锌粉吸收剂水平对焊接质量的影响 |
| 3.5 焊缝横截面宏观形貌分析 |
| 3.6 接头连接机理分析 |
| 3.6.1 焊缝微观形貌分析 |
| 3.6.2 焊缝区域元素分布分析 |
| 3.6.3 X射线光电子能谱分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 激光透射焊接聚芳砜工艺参数优化 |
| 4.1 实验设计与优化方法 |
| 4.1.1 响应曲面法概述 |
| 4.1.2 响应曲面法实验设计方法 |
| 4.1.3 响应曲面法数据处理 |
| 4.1.4 响应曲面法优化方法 |
| 4.2 基于RSM的实验方案设计与建模 |
| 4.2.1 实验方案设计 |
| 4.2.2 数学分析模型构建 |
| 4.2.3 工艺参数对焊接质量的交互影响 |
| 4.2.4 数学分析模型的验证 |
| 4.3 工艺参数优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 激光透射焊接聚芳砜数值模拟 |
| 5.1 激光透射焊接过程的CAE基础 |
| 5.1.1 有限元法简介 |
| 5.1.2 热分析基础理论 |
| 5.2 数值模拟过程 |
| 5.2.1 前处理 |
| 5.2.2 加载计算 |
| 5.3 温度场模拟结果及分析 |
| 5.3.1 温度场变化分析 |
| 5.3.2 激光功率对温度场的影响 |
| 5.3.3 焊接速度对温度场的影响 |
| 5.3.4 锌粉吸收剂水平对温度场的影响 |
| 5.3.5 模拟结果和实验结果对比分析 |
| 5.4 流场模拟结果及分析 |
| 5.4.1 流场变化分析 |
| 5.4.2 激光功率对流场的影响 |
| 5.4.3 焊接速度对流场的影响 |
| 5.4.4 锌粉吸收剂水平对流场的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究结果总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
| 致谢 |
（2）铝合金真空激光焊接特性及能量传输机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及意义 |
| 1.2 铝合金焊接研究现状 |
| 1.2.1 铝合金焊接难点分析 |
| 1.2.2 铝合金焊接方法研究 |
| 1.2.3 铝合金激光焊接气孔缺陷抑制方法研究 |
| 1.3 真空激光焊接方法研究现状 |
| 1.3.1 研究现状概述 |
| 1.3.2 真空激光焊接基础研究 |
| 1.3.3 真空激光焊接工业应用情况 |
| 1.4 激光焊接熔池与匙孔动态行为研究现状 |
| 1.4.1 直接观测方法 |
| 1.4.2 物理模拟方法 |
| 1.5 激光深熔焊过程数值模拟研究现状 |
| 1.5.1 激光深熔焊热源模型研究 |
| 1.5.2 真空激光深熔焊热源模型研究 |
| 1.6 课题的主要研究内容 |
| 第2章 试验材料及方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备与试验方法 |
| 2.2.1 真空激光焊接系统 |
| 2.2.2 羽辉特征检测系统 |
| 2.3 微观组织及力学性能分析方法 |
| 第3章 铝合金真空激光焊接焊缝成形及组织性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 工艺参数对焊缝形貌的影响 |
| 3.2.1 真空度对焊缝形貌的影响 |
| 3.2.2 离焦量对焊缝形貌的影响 |
| 3.2.3 焊接速度对焊缝形貌的影响 |
| 3.3 真空度对羽辉形貌的影响 |
| 3.4 真空度对焊缝微观组织的影响 |
| 3.5 真空度对焊缝力学性能的影响 |
| 3.5.1 焊缝硬度分布 |
| 3.5.2 焊缝抗拉强度 |
| 3.6 临界真空度的确定及其影响因素 |
| 3.6.1 临界真空度形成原因 |
| 3.6.2 临界真空度的影响因素 |
| 3.7 30kW超高功率激光真空焊接特性 |
| 3.7.1 工艺参数对焊缝成形的影响 |
| 3.7.2 焊缝组织性能分析 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 真空激光焊羽辉特性及其对能量传输的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 真空环境下羽辉物理特征分析 |
| 4.2.1 羽辉形态特征分析 |
| 4.2.2 羽辉温度及密度分析 |
| 4.2.3 羽辉成分分析 |
| 4.3 真空环境下羽辉对激光能量传输的影响 |
| 4.3.1 激光穿过羽辉后的能量衰减特征 |
| 4.3.2 羽辉对激光逆韧致吸收作用 |
| 4.3.3 羽辉对激光的散射作用 |
| 4.3.4 羽辉对激光的折射作用 |
| 4.4 真空环境下羽辉对激光能量的吸收机制 |
| 4.5 羽辉中化合物对激光能量的吸收机制 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 真空激光焊接过程匙孔及熔池动态行为 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 真空环境下熔池表面特征分析 |
| 5.3 真空激光焊匙孔与熔池动态行为分析 |
| 5.3.1 真空环境对材料热物性的影响 |
| 5.3.2 真空激光焊匙孔与动态熔池耦合模型建立 |
| 5.3.3 真空度对匙孔与熔池动态行为的影响 |
| 5.3.4 真空激光焊接匙孔及熔池稳定性机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
| 附件 |
（3）小功率脉冲激光扫描-TIG复合焊接等离子体和熔池动态行为（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光-TIG复合热源焊接技术 |
| 1.2.2 激光-电弧复合热源作用机理 |
| 1.2.3 焊接过程熔池搅拌技术研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 实验材料、设备及方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 实验方法 |
| 2.3.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化 |
| 2.3.2 焊接接头力学性能的分析 |
| 2.3.3 焊接过程电弧和熔池动态行为的分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 小功率脉冲激光-TIG复合焊接工艺研究 |
| 3.1 奥氏体不锈钢板表面堆焊实验 |
| 3.1.1 激光扫描-TIG复合焊接技术工艺参数的优化 |
| 3.1.2 激光-电弧相对位置对焊接熔深的影响 |
| 3.1.3 激光离焦量对焊缝熔深的影响 |
| 3.1.4 激光功率对焊缝熔深的影响 |
| 3.2 奥氏体不锈钢板对接实验 |
| 3.2.1 激光扫描-TIG复合焊接技术实现2mm不锈钢板的对接 |
| 3.2.2 焊接接头力学性能的分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 激光-电弧复合热源相互作用机理 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光-电弧相对位置对耦合效应影响 |
| 4.2.1 激光-电弧相对位置正交实验结果分析 |
| 4.2.2 不同位置参数下的等离子体形态特征及耦合效应分析 |
| 4.3 激光功率对耦合效应的影响 |
| 4.4 激光-电弧耦合的机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧和熔池动态行为研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光扫描-TIG复合焊接过程电弧动态行为分析 |
| 5.2.1 激光不同扫描模式与TIG复合焊接 |
| 5.2.2 激光不同扫描模式与TIG复合焊接电弧动态变化规律 |
| 5.3 激光扫描-TIG复合焊接过程熔池动态行为分析 |
| 5.3.1 激光入射熔池的形态分析 |
| 5.3.2 激光在熔池内扫描的轨迹分析 |
| 5.3.3 激光不同扫描模式下熔池形状的分析 |
| 5.3.4 激光扫描-TIG复合焊接熔池震荡及搅拌行为分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的学术成果 |
（4）高硅铝薄壁壳体的激光焊接工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 高硅铝合金的焊接技术现状 |
| 1.2.1 高硅铝材料的焊接特点 |
| 1.2.2 高硅铝材料的常见焊接技术 |
| 1.3 高硅铝合金的激光焊接技术 |
| 1.3.1 激光焊接原理 |
| 1.3.2 激光焊接的应用 |
| 1.4 激光焊接的温度与应力仿真 |
| 1.4.1 焊接温度场模拟 |
| 1.4.2 焊接应力、变形模拟 |
| 1.5 论文的主要研究内容 |
| 2 高硅铝合金激光焊接的热响应理论研究 |
| 2.1 焊接有限元法基础 |
| 2.2 焊接温度场分析理论 |
| 2.2.1 传热学的基本原理 |
| 2.2.2 焊接温度场影响因素 |
| 2.2.3 焊接温度场的计算公式 |
| 2.2.4 高硅铝合金激光焊接的温度场响应研究 |
| 2.3 焊接应力应变分析理论 |
| 2.3.1 弹塑性理论原理 |
| 2.3.2 焊接中热弹塑性的应用 |
| 2.3.3 热弹塑性问题的计算 |
| 2.3.4 高硅铝合金激光焊接的应力场响应研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 高硅铝合金薄壁壳体零件激光焊接温度场分析 |
| 3.1 焊件介绍 |
| 3.2 焊接模型及软件介绍 |
| 3.2.1 模拟软件简介 |
| 3.2.2 几何模型的确定 |
| 3.3 有限元分析前处理 |
| 3.3.1 材料的属性定义 |
| 3.3.2 网格划分 |
| 3.4 求解的相关设置 |
| 3.4.1 初始条件及边界处理 |
| 3.4.2 热源模型的选择 |
| 3.4.3 求解的相关处理 |
| 3.5 温度场求解 |
| 3.5.1 温度场模拟结果 |
| 3.5.2 热循环曲线 |
| 3.5.3 温度场影响参数 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 高硅铝合金薄壁壳体零件激光焊接应力场分析 |
| 4.1 应力模拟处理 |
| 4.1.1 材料性能 |
| 4.1.2 边界处理及载荷 |
| 4.2 应力变形模拟结果 |
| 4.2.1 应力场分布情况 |
| 4.2.2 变形结果 |
| 4.3 应力变形影响因素 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 高硅铝合金薄壁壳体零件激光焊接工艺参数优化 |
| 5.1 焊接功率对焊缝熔池和温度场的影响 |
| 5.2 焊接速度对焊缝熔池和温度场的影响 |
| 5.3 焊接间隔时间对焊缝熔池和温度场的影响 |
| 5.4 正交试验法优化焊接工艺参数 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 (硕士期间发表的论文和获得的专利) |
（5）侧吹气流下高功率激光焊接数值仿真与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2.侧吹气流下高功率激光焊接数学模型的建立与验证 |
| 2.1 侧吹气流下高功率激光焊接数学模型的建立 |
| 2.2 金属蒸汽中微粒作用下入射激光能量衰减的数学模型 |
| 2.3 高功率激光焊接PLIC-VOF自由界面追踪方法 |
| 2.4 数值仿真求解 |
| 2.5 高功率激光焊接数学模型验证 |
| 2.6 本章小结 |
| 3.侧吹气流下高功率激光焊接熔池动态行为的模拟研究 |
| 3.1 高功率激光焊接熔池小孔动态行为的模拟研究 |
| 3.2 侧吹气流对高功率激光焊接影响的模拟研究 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.侧吹气流对高功率激光焊接影响的实验研究 |
| 4.1 实验平台 |
| 4.2 侧吹气流对高功率激光焊接焊缝形貌影响研究 |
| 4.3 侧吹气流对高功率激光焊接接头力学性能影响研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 5.总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 Ⅰ 攻读硕士学位期间发表的主要论文和专利 |
| 附录 Ⅱ 硕士期间参与的科研项目情况 |
（6）铝合金低频振荡扫描激光焊接数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 本课题研究的目的和意义 |
| 1.2 激光焊接概述 |
| 1.2.1 激光焊接特点 |
| 1.2.2 激光焊接的模式 |
| 1.3 7075 铝合金激光焊接的难点 |
| 1.4 振荡扫描激光焊接研究现状 |
| 1.5 激光焊接数值模拟概况 |
| 1.5.1 激光焊接数值模拟热源模型研究现状 |
| 1.5.2 激光焊接数值模拟研究现状 |
| 1.6 论文来源及主要研究内容 |
| 第2章 振荡扫描激光焊接传热模型的建立 |
| 2.1 振荡扫描激光焊接原理 |
| 2.2 热分析理论 |
| 2.2.1 模型假设 |
| 2.2.2 控制方程 |
| 2.2.3 激光热源模型 |
| 2.2.4 初始条件与边界条件 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 焊接温度场的数值模拟 |
| 3.1 激光焊接温度场有限元分析 |
| 3.1.1 定义材料物性参数 |
| 3.1.2 几何模型与网格划分 |
| 3.1.3 热源的加载和求解 |
| 3.2 激光焊接方式对温度场的影响 |
| 3.2.1 非振荡扫描激光焊接温度场的分布 |
| 3.2.2 振荡激光焊接温度场的分布 |
| 3.3 工艺参数对焊接温度场的影响 |
| 3.3.1 振荡频率对焊接温度场的影响 |
| 3.3.2 振荡幅度对焊接温度场的影响 |
| 3.3.3 激光功率对焊接温度场的影响 |
| 3.3.4 焊接速度对焊接温度场的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 低频振荡扫描激光焊接试验装置及方法 |
| 4.1 试验材料及设备 |
| 4.1.1 试验材料及焊前预处理 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.2 焊接操作方法与步骤 |
| 4.3 焊接工艺参数的选取 |
| 4.4 焊后结果分析方法 |
| 4.4.1 拉伸试验 |
| 4.4.2 金相试验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 低频振荡扫描激光焊接试验结果及分析 |
| 5.1 焊接工艺参数对焊缝形貌的影响 |
| 5.1.1 保护气体对焊缝成形的影响 |
| 5.1.2 振荡频率对焊缝成形的影响 |
| 5.1.3 振荡幅度对焊缝成形的影响 |
| 5.1.4 激光功率对焊缝成形的影响 |
| 5.1.5 焊接速度对焊缝成形的影响 |
| 5.2 焊缝性能试验分析 |
| 5.2.1 基于正交试验的拉伸强度试验 |
| 5.2.2 焊接接头金相组织分析 |
| 5.3 数值模拟与工艺试验的验证分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（7）双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模拟与工艺研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要符号表与缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 双脉冲焊接铝合金工艺概述 |
| 1.3 论文相关内容的国内外研究进展 |
| 1.3.1 非稳态双脉冲焊接数值模拟 |
| 1.3.2 双脉冲焊接工艺 |
| 1.3.3 改进型双脉冲焊接工艺 |
| 1.4 论文研究内容与章节安排 |
| 第二章 双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模型 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 双脉冲熔化极气体保护焊试验设计 |
| 2.2.1 试验材料选择与设备构建 |
| 2.2.2 双脉冲焊接试验方法 |
| 2.3 焊接熔池内部热传递与流体流动物理过程 |
| 2.3.1 焊接电弧热源模型与能量传递 |
| 2.3.2 焊接熔池内部流体流动驱动力 |
| 2.3.3 焊接熔池内部对流传热和传导传热 |
| 2.4 双脉冲焊接三维非稳态热传递与流体流动建模 |
| 2.4.1 热传递与液体流动模型控制方程 |
| 2.4.2 热传递与液体流动模型边界条件 |
| 2.4.3 圆柱体热源建模 |
| 2.4.4 三维非稳态热传递与液体流动建模 |
| 2.5 双脉冲焊接数值模型验证与应用实例 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 双脉冲熔化极气体保护焊的特征及晶粒细化机理 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 双脉冲焊接电流波形的改进 |
| 3.3 双脉冲焊接的熔池行为及凝固特征 |
| 3.3.1 双脉冲焊接的熔池变化规律及焊道特征 |
| 3.3.2 双脉冲焊接凝固行为与凝固参数 |
| 3.4 双脉冲焊接焊缝微观组织及晶粒细化机理 |
| 3.5 双脉冲焊接焊缝机械性能的改善 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 双脉冲电流参数对焊接影响的数值模拟与试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 电流振幅对双脉冲焊接的影响研究 |
| 4.2.1 电流振幅与熔池行为 |
| 4.2.2 电流振幅与凝固特征 |
| 4.2.3 电流振幅与微观组织特征 |
| 4.3 电流频率对双脉冲焊接的影响研究 |
| 4.3.1 电流频率与熔池行为 |
| 4.3.2 电流频率与凝固特征 |
| 4.3.3 电流频率与微观组织特征 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 双脉冲工艺参数对焊接影响的数值模拟与试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 焊接速度对双脉冲焊接的影响研究 |
| 5.2.1 焊接稳定性与焊缝成形评估 |
| 5.2.2 焊接速度与熔池行为和凝固参数 |
| 5.2.3 焊接速度与机械性能 |
| 5.3 正弦波调制双脉冲焊接工艺试验 |
| 5.3.1 正弦波调制双脉冲焊接焊缝成形与焊缝质量 |
| 5.3.2 正弦波调制双脉冲焊接焊缝微观组织 |
| 5.3.3 正弦波调制双脉冲焊接焊缝机械性能 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 改进型双脉冲焊接数值模拟与工艺试验 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 激光+双脉冲电弧复合焊工艺 |
| 6.3 双脉冲电弧增材制造特征及晶粒细化机理 |
| 6.3.1 双脉冲电弧增材制造焊道与熔池特征 |
| 6.3.2 双脉冲电弧增材微观组织及晶粒细化机理 |
| 6.4 冷金属过渡复合脉冲焊接数值模拟与工艺试验 |
| 6.4.1 冷金属过渡复合脉冲焊接数值模型 |
| 6.4.2 电流波形参数对冷金属过渡复合脉冲焊接的影响分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附件 |
（8）激光熔覆再制造产品疲劳寿命评估方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 激光熔覆再制造技术研究现状 |
| 1.2.2 金属材料热损伤研究现状 |
| 1.2.3 再制造产品寿命评估方法研究现状 |
| 1.3 课题来源 |
| 1.4 本课题主要研究内容 |
| 第二章 激光熔覆热损伤机理研究 |
| 2.1 激光熔覆及其损伤概述 |
| 2.1.1 激光的产生及其特性 |
| 2.1.2 激光熔覆基本理论 |
| 2.1.3 激光熔覆常见损伤及处理 |
| 2.2 激光熔覆热损伤试验验证 |
| 2.2.1 激光熔覆试验 |
| 2.2.2 残余应力检测试验 |
| 2.2.3 拉伸试验 |
| 2.2.4 疲劳试验 |
| 2.3 基于数值模拟的热损伤机理研究 |
| 2.3.1 有限元模型 |
| 2.3.2 激光熔覆过程热分析 |
| 2.3.3 激光熔覆过程应力分析 |
| 2.3.4 熔覆残余应力对热损伤的影响 |
| 2.4 基于试验结果的热损伤机理研究 |
| 2.4.1 热损伤对熔覆层组织结构的影响 |
| 2.4.2 热损伤对熔覆横截面显微硬度的影响 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 激光熔覆再制造毛坯损伤与剩余寿命评估 |
| 3.1 疲劳累积损伤理论 |
| 3.2 疲劳寿命评估方法 |
| 3.2.1 名义应力法 |
| 3.2.2 局部应力应变法 |
| 3.3 激光熔覆再制造毛坯损伤与剩余寿命评估模型 |
| 3.3.1 非线性疲劳累积损伤模型修正 |
| 3.3.2 修正模型材料参数的确定 |
| 3.3.3 激光熔覆再制造毛坯剩余寿命评估 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 激光熔覆热-疲劳耦合损伤评估 |
| 4.1 激光熔覆热-疲劳耦合损伤评估模型 |
| 4.1.1 Chaboche非线性连续疲劳累积损伤模型修正 |
| 4.1.2 模型材料参数的确定 |
| 4.1.3 激光熔覆热-疲劳耦合损伤评估 |
| 4.2 基于金属磁记忆方法的热-疲劳耦合损伤检测 |
| 4.2.1 金属磁记忆技术概述 |
| 4.2.2 激光熔覆试件制备 |
| 4.2.3 激光熔覆试件初始热损伤检测 |
| 4.2.4 熔覆试件热-疲劳耦合损伤检测 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 激光熔覆再制造产品寿命评估 |
| 5.1 基于非线性连续损伤的激光熔覆再制造试件寿命评估 |
| 5.2 基于能量法的激光熔覆再制造试件寿命评估 |
| 5.2.1 常用能量法简介 |
| 5.2.2 激光熔覆试件疲劳裂纹萌生寿命评估 |
| 5.2.3 激光熔覆试件疲劳裂纹扩展寿命评估 |
| 5.3 激光熔覆再制造铁路车轮寿命评估 |
| 5.3.1 铁路车轮常见损伤 |
| 5.3.2 铁路车轮损伤评估常用模型 |
| 5.3.3 再制造车轮损伤评估模型修正 |
| 5.3.4 再制造铁路车轮损伤评估 |
| 5.3.5 再制造铁路车轮寿命评估 |
| 5.4 小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论及创新点 |
| 6.2 后期工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
（9）激光-GMAW复合焊接低合金钢数值模拟与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光电弧复合焊接研究现状 |
| 1.1.1 激光与电弧的热源物理特征 |
| 1.1.2 激光电弧复合焊接低合金钢熔池形态试验研究现状 |
| 1.1.3 激光电弧复合焊接低合金钢熔池形态数值模拟现状 |
| 1.1.4 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝组织研究现状 |
| 1.2 本课题的研究内容及研究目标 |
| 第二章 激光-GMAW复合焊接数值模型与试验设计 |
| 2.1 熔池传热与流体三维数值模型 |
| 2.1.1 激光小孔形态数值计算 |
| 2.1.2 熔滴热量传输计算 |
| 2.1.3 熔池电磁力计算 |
| 2.1.4 熔池流体湍流模型 |
| 2.1.5 边界条件 |
| 2.1.6 数值模型求解方法 |
| 2.2 焊缝金属微观组织数值计算 |
| 2.3 试验设备与试验方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 激光-GMAW复合焊接低合金钢数值模拟与试验研究 |
| 3.1 激光-GMAW复合焊低合金钢熔池形貌与焊缝截面数值模拟研究 |
| 3.1.1 焊接热输入量对熔池形貌与焊缝截面的影响 |
| 3.1.2 激光电弧距离对低合金钢熔池形貌与焊缝截面的影响 |
| 3.1.3 激光-GMAW复合焊接低合金钢熔池传热与流体流动湍流分析 |
| 3.2 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝截面形貌数值模拟试验验证 |
| 3.2.1 焊接速度对激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝截面的影响 |
| 3.2.2 激光电弧距离对低合金钢焊缝截面的影响 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝微观组织试验与数值模拟研究 |
| 4.1 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝金属组织试验研究 |
| 4.1.1 焊接速度对焊缝金属组织的影响 |
| 4.1.2 激光电弧距离对焊缝金属组织的影响 |
| 4.2 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝金属组织数值模拟 |
| 4.2.1 激光-GMAW复合焊接的焊缝冷却速率研究 |
| 4.2.2 激光-GMAW复合焊接低合金钢焊缝金属组织数值模拟 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）高强钢T型搭接接头激光焊接动态过程与成形特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 I芯金属三明治板激光焊接 |
| 1.2.2 激光焊接过程动态行为研究进展 |
| 1.2.3 激光焊接过程实时监测研究进展 |
| 1.2.4 激光焊接气孔缺陷研究进展 |
| 1.3 本文研究目标及主要内容 |
| 第二章 试验材料、系统平台及研究方法 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验设备 |
| 2.2.1 CO_2大功率激光焊接设备 |
| 2.2.2 高速摄像系统 |
| 2.2.3 光谱分析系统 |
| 2.2.4 微型X射线透视成像系统 |
| 2.3 试验方法 |
| 2.3.1 焊接工艺试验 |
| 2.3.2 焊缝尺寸测量方法 |
| 2.3.3 等离子体、熔池和孔.图像采集 |
| 2.3.4 等离子体、熔池和孔.图像处理 |
| 2.3.5 等离子体和熔池图像几何参数特征及提取 |
| 2.3.6 微观结构表征及性能测试 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 T型搭接接头激光焊接动态过程行为 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 实验方案 |
| 3.3 T型搭接接头激光焊接等离子体行为研究 |
| 3.3.1 激光点焊等离子体动态行为 |
| 3.3.2 激光连续焊等离子体动态行为 |
| 3.3.3 基于图像处理技术的等离子体动态行为 |
| 3.4 等离子体信号光谱分析 |
| 3.5 T型搭接接头激光焊接熔池和孔.动态行为研究 |
| 3.5.1 激光点焊熔池和孔.动态行为 |
| 3.5.2 激光连续焊熔池和孔.动态行为 |
| 3.5.3 基于图像处理技术的熔池和孔.动态行为 |
| 3.6 间隙对等离子体和熔池动态行为影响机理 |
| 3.7 T型搭接接头激光焊接过程稳定性 |
| 3.8 本章小结 |
| 第四章 T型搭接接头激光焊接气孔形成机理 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 T型搭接接头激光焊接气孔特征与影响因素 |
| 4.2.1 焊缝气孔特征 |
| 4.2.2 激光焊接气孔形成影响因素 |
| 4.3 T型搭接接头激光焊接气泡和气孔形成机理 |
| 4.3.1 匙孔、熔池和气泡动态行为观察 |
| 4.3.2 气泡萌生机理 |
| 4.3.3 工艺特征气孔形成机理及抑制 |
| 4.4 匙孔和熔池稳定性对气孔形成的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 T型搭接接头激光焊接焊缝成形特征 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 焊缝几何形状参数的确定 |
| 5.3 热输入对焊缝成形的影响规律 |
| 5.4 板厚对焊缝成形的影响规律 |
| 5.4.1 面板和腹板厚度相同时焊缝成形规律 |
| 5.4.2 面板和腹板厚度不同时焊缝成形规律 |
| 5.5 装配参数对焊缝成形的影响规律 |
| 5.5.1 间隙对焊缝成形的影响 |
| 5.5.2 光束偏移对焊缝成形的影响 |
| 5.6 T型搭接接头激光焊接焊缝成形控制及回归分析 |
| 5.6.1 焊缝成形控制 |
| 5.6.2 结合处焊缝宽度回归分析 |
| 5.6.3 焊缝熔深回归分析 |
| 5.7 T型搭接接头激光焊接熔化效率 |
| 5.8 高强钢T型搭接接头微观组织和硬度 |
| 5.8.1 微观组织 |
| 5.8.2 显微硬度 |
| 5.9 本章小结 |
| 第六章 论文主要结论及创新点 |
| 参考文献 |
| 发表的学术论文及申请的专利 |
| 致谢 |
四、用能量平衡法确定激光焊接熔池尺寸（论文参考文献）
- [1]基于锌粉吸收剂的激光透射焊接聚芳砜研究[D]. 王超. 苏州大学, 2020(02)
- [2]铝合金真空激光焊接特性及能量传输机理研究[D]. 彭根琛. 哈尔滨工业大学, 2020(01)
- [3]小功率脉冲激光扫描-TIG复合焊接等离子体和熔池动态行为[D]. 桂豪. 上海交通大学, 2019(06)
- [4]高硅铝薄壁壳体的激光焊接工艺研究[D]. 李仲勋. 西安理工大学, 2018(01)
- [5]侧吹气流下高功率激光焊接数值仿真与实验研究[D]. 刘卫. 华中科技大学, 2018(06)
- [6]铝合金低频振荡扫描激光焊接数值模拟与试验研究[D]. 吴思根. 湖南大学, 2018(06)
- [7]双脉冲熔化极气体保护焊三维非稳态数值模拟与工艺研究[D]. 王磊磊. 华南理工大学, 2018(12)
- [8]激光熔覆再制造产品疲劳寿命评估方法研究[D]. 华亮. 南京航空航天大学, 2017(02)
- [9]激光-GMAW复合焊接低合金钢数值模拟与试验研究[D]. 韦辉亮. 天津大学, 2014(08)
- [10]高强钢T型搭接接头激光焊接动态过程与成形特征研究[D]. 孟威. 上海交通大学, 2014(01)