2A11鋁板焊接結(jié)構(gòu)的激光沖擊強(qiáng)化數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、2A11鋁合金屬于硬鋁合金，具有較好的高溫性能和良好的塑性，廣泛應(yīng)用于飛機(jī)的的中等強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)件上。由于焊接過(guò)程是復(fù)雜的熱力耦合非線性過(guò)程，焊接過(guò)后由于焊縫處殘余拉應(yīng)力的存在，會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕、疲勞破壞等不良現(xiàn)象，因此必須要對(duì)焊件進(jìn)行表面強(qiáng)化處理，本文采用激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)對(duì)焊件進(jìn)行表面處理，降低焊縫處殘余拉應(yīng)力，同時(shí)采用有限元分析軟件ABAQUS對(duì)2A11鋁板焊接過(guò)程和激光沖擊過(guò)程進(jìn)行模擬，通過(guò)模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的探討，

2、找出最佳的激光沖擊參數(shù)，以減少重復(fù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)，節(jié)約了大量時(shí)間和精力。本文研究的主要內(nèi)容如下:
　　(1)建立2A11鋁板焊接溫度場(chǎng)模擬有限元模型，運(yùn)用過(guò)渡網(wǎng)格劃分法使得模擬時(shí)間和模擬精度之間達(dá)到一個(gè)平衡，通過(guò)單元生死技術(shù)模擬焊縫形成過(guò)程，并運(yùn)用ABAQUS二次開發(fā)接口，編制PYTHON語(yǔ)言程序完成多載荷步的生成，編制FORTRAN語(yǔ)言程序?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)熱源的加載，大大減少了模擬所用時(shí)間。
　　(2)通過(guò)間接耦合法，把焊接溫度場(chǎng)模擬結(jié)

3、果作為載荷加載到焊接殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬中，從而得到最終焊接殘余應(yīng)力分布，殘余應(yīng)力分布結(jié)果表明，焊接過(guò)后的2A11鋁板焊縫存在較大的橫向殘余拉應(yīng)力和縱向殘余拉應(yīng)力。
　　(3)在焊接殘余應(yīng)力模擬結(jié)果的基礎(chǔ)上，建立激光沖擊有限元模擬模型。并通過(guò)比較在不同激光能量和光斑搭接率下最終殘余應(yīng)力分布情況，得出2A11鋁板最佳激光沖擊參數(shù)，發(fā)現(xiàn)激光沖擊能量和光斑搭接率并不是越大越好，必須在一個(gè)合理的范圍內(nèi)，模擬結(jié)果對(duì)激光沖擊實(shí)驗(yàn)參數(shù)的選擇具有指導(dǎo)作