鋁合金T型接頭雙束激光雙側(cè)同步焊接的數(shù)值模擬研究.pdf

1、高強鋁合金薄板焊接結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)的鉚接結(jié)構(gòu)能夠有效減輕大型客機自重、降低生產(chǎn)成本、增加構(gòu)件的承載能力。但大型鋁合金薄壁件 T型結(jié)構(gòu)的雙激光束雙側(cè)同步焊接（BSLBW）存在的焊接工藝問題、焊接殘余應(yīng)力及變形的控制問題等，使其實際應(yīng)用受到了一定限制。本文針對某大型客機機身壁板鋁合金6156蒙皮與鋁合金6056桁條組成的T型接頭，進行BSLBW的試驗和數(shù)值模擬的研究。
　　首先針對 T型接頭的BSLBW進行不同焊接工藝參數(shù)匹配的探索性研究

2、，獲得 T型接頭激光焊較優(yōu)的工藝參數(shù)范圍。然后對不同焊接功率和焊接速度條件下的焊縫成形進行了數(shù)值模擬和焊接試驗，得出焊接功率和焊接速度對焊縫成形的影響規(guī)律。最終確定了本文所研究的薄板鋁合金T型接頭BSLBW的最優(yōu)工藝。
　　其次計算了單桁條基本件的焊接過程溫度場、殘余應(yīng)力和變形，模擬結(jié)果與焊后試驗測量結(jié)果吻合良好。研究結(jié)果表明：T型接頭角焊縫的縱向殘余應(yīng)力明顯高于橫向殘余應(yīng)力，縱向壓應(yīng)力分布集中于很小的范圍內(nèi)，且最高應(yīng)力值達到35

3、0MPa；單桁條基本件的焊后變形在一定范圍內(nèi)隨焊接線能量的增大而增大。
　　最后針對飛機壁板大型構(gòu)件的三桁條典型件和七桁條模擬段的焊接溫度場、應(yīng)力場和變形進行了有限元分析，并進行了典型件焊接的試驗驗證。通過對典型件的三個桁條的焊接順序優(yōu)化研究，提出了控制典型件焊后變形方案。在此基礎(chǔ)上，針對飛機壁板實際構(gòu)件模擬段的七個桁條的焊接順序進行優(yōu)化研究，按照本文提出的裝卡條件采用從兩側(cè)向中心逐步對稱焊接的順序，可獲得較小的焊接變形。