一、钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型（论文文献综述）
邢博[1]（2021）在《Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究》文中进行了进一步梳理Ti2AlNb合金中含有β稳定元素Nb可提高材料熔点,改善α2相室温塑韧性,用以替代镍基合金应用于航空发动机可减重40%以上。Ti2AlNb合金焊接时接头易形成脆硬金属间化合物,并伴随产生再热裂纹和组织不连续问题。基于电子束焊能量密度集中、深宽比大、变形小等优点,本文结合Ansys有限元软件主要研究工作如下:（1）采用复合热源模型模拟Ti-22Al-25Nb合金电子束焊接过程中温度场变化,获得不同工艺参数下热循环曲线分布,预测热影响区组织相变,分析影响熔池形貌因素;（2）利用热力间接耦合法模拟焊件各路径残余应力分布,探究工艺参数与焊缝三向残余应力变化间的联系。温度场分析表明,“高斯面+高斯旋转体”相较“高斯面+改进锥体”复合热源相同参数下能量密度更大,熔池截面更能体现电子束焊深穿透匙孔形貌。焊接时狭长的椭圆状等温线围绕热源对称分布于焊缝两侧,冷却至室温后应力基本不变。正交试验表明电子束流影响焊缝尺寸最大,焊接速度次之。焊缝温度为2000～3000℃,距焊缝2mm热影响区温度为800～1300℃,焊缝中心冷却速度835℃/s远高于B2相临界冷却速度是造成焊缝产生单一B2相的主要原因。应力场分析表明,等效应力集中于焊缝及热影响区处。距焊缝3mm内残余应力分布十分复杂,凝固与冷却不同时性是应力集中主要成因。各截面三向应力分析表明沿焊缝及热影响区的横向应力集中于两端,中部过渡平稳;纵向应力表现约为600MPa的高值拉应力;法向应力峰值与横向都较小,约为100MPa。垂直焊缝三向应力在近缝区形成较窄拉、压应力区间而后趋于稳定。模拟试验表明通过降低焊接速度、提高电子束流使残余应力降低并向母材侧移动。最佳工艺参数为电子束流10m A,焊接速度360mm/min,加速电压60kV。
范庆辰[2]（2021）在《深潜器耐压球壳焊接残余应力消除数值模拟研究》文中指出随着世界各地经济的飞速发展以及工业制造技术水平的腾飞,各国对资源的需求量与消耗量日益增多,反而陆地上的可利用资源日益减少,已经产生了不能满足21世纪社会飞速发展需要的趋势,从而迫使各国将目光从陆地资源转移到了海洋资源。为了满足深海资源开采的需求,必须依靠先进的作业装备,其中就包括载人潜水器深海。潜水装置的主要组成部分是耐压球壳,耐压球壳作用是承载水下压力,确保深海水下工作人员的生命安全,当深海潜水器需要长期在800m以下的深水中工作时,普遍选用钛合金为金属材料,结构形状为球形,这是由于钛合金的密度小,同体积重量轻、强度高且韧性好,特别是在海洋环境中工作的结构,钛合金材料具有良好的抗腐蚀性、低导电导热性能够延长结构的使用寿命。综合近年来大量研究实验结果显示,疲劳断裂是造成船舶、航空航天以及潜水器等金属结构产生破坏的关键因素。而且断裂的位置大多数在焊接应力集中的区域,这是由于焊接产生的焊接残余应力会造成材料的局部塑性变形。在交变载荷以及外载荷的相互作用下,焊件高应力的区域就可能会生成疲劳裂纹,并逐渐扩大导致结构发生断裂。因此为了确保了水下工作人员的生命安全和潜水器工作设备的正常运行,分析耐压球壳焊接残余应力分布规律及消除尤为重要。首先,建立TC4钛合金平板,利用Fortran编写DFLUX复合热源子程序,采用ABAQUS有限元仿真软件对TC4钛合金平板进行电子束焊接数值模拟分析,其中应用新型复合热源模拟焊接热源,通过数值模拟得到焊接残余应力数值与实验数进行对比,证明热源模型选择的准确性。其次,建立耐压球壳有限元模型,对耐压球壳电子束焊接残余应力进行数值模拟分析,计算分析得到焊接残余应力场,并与其他文献中的结果进行对比分析,证明了模型建立的准确性。最后,应用外压法,热处理法等方式对耐压球壳焊接残余应力进行消除,结果表明,随着外压载荷的不断增大,焊接残余应力能够得到更好的释放,消除效果越好;不同的热处理工艺参数,对残余应力的消除效果不同。
边婧如[3]（2020）在《添加Cu中间层的TA0/Q235异种金属连接机理研究》文中研究指明钛/钢复合板采用爆炸焊接成形,且制造成本低兼具钛的高耐腐蚀性和钢的优良力学性能等优点而广泛应用于机械化工、海水淡化、电厂脱硫、油气储运等领域。钛/钢异种金属在熔化焊接高温下生成脆性大的TiC、Ti-Fe相,而且钛和钢异种金属热物理性质差别较大,高温下产生较大的内应力,进而使得焊缝开裂形成冷裂纹。基于此,钛/钢异种金属不能在工程中采用熔化焊直接焊接。工程中,钛/钢复合板采用分层焊接,钛和钢熔体在高温下不接触,不形成冶金结合,焊接强度低,气密性差,仅能够用于对强度和气密性要求低的烟囱的焊接,如制作火电厂烟囱内筒烟道口。本文拟开发钛/钢异种金属等离子焊接工艺使得钛/钢异种产生冶金结合,提高接头强度和气密性,促进钛/钢异种金属焊接在海水淡化用压力容器、石油输送管道等领域的应用。本文针对工业中常用的TA0纯钛与Q235低碳钢异种金属进行了等离子熔覆,采用直流等离子焊机和自行设计的同轴送粉系统,精确控制铜中间层、钛层的厚度,并采用自行设计的气体保护系统,避免钛高温氧化。分析了无中间层与添加中间层的不同条件下,TA0与Q235钢异种金属的可焊性;研究了纯铜作为中间层的条件下,焊接电流（85,90,95,100,105 A）、焊接速度（18,19,20 cm/min）对接头微观组织和力学性能的影响。研究结果表明:在Q235钢基体上采用等离子直接焊接TA0纯钛粉末时,焊缝表面出现明显的裂纹,钛层甚至脱落,两者无法实现可靠的连接。采用Cu作为中间层材料,等离子焊接电流大于90 A时,该焊接工艺能够有效抑制接头中脆性相和焊接裂纹的形成;当焊接电流小于90 A时,焊接电流过低,焊接热输入不足,Cu粉未能够充分与钢基板熔合,使得局部区域未形成连续铜中间层,未能阻隔钛和钢高温下物理接触,进而局部区域形成裂纹;焊接电流为100 A时,焊缝成形性最好,钛焊接层、铜中间层、钢基板之间呈良好冶金结合,铜熔覆层、钛熔覆层显微组织分别为细针状树枝晶、柱状树枝晶;不同焊接电流下接头硬度整体变化趋势相似,铜/钛界面附近硬度最高,当焊接电流为100 A时,硬度达到了最大值(448 HV0.2)。当等离子焊接速度在18-20 cm/min时,焊缝表面成形良好,焊缝内部未出现裂纹、未熔合、氧化夹杂等缺陷。随焊接速度的增大,焊缝宽度变窄,晶粒变细。当焊接速度为18 cm/min时,硬度达到(441 HV0.2)。温度是影响钛/钢异种金属等离子熔覆和焊接接头金属间化合物的动力学的关键因素,焊接应力也是导致钛/钢异种金属等离子熔覆和焊接接头产生冷裂纹的重要因素。为了揭示钛/钢异种金属等离子焊接和熔覆接头形成机理,进行了钛/钢异种金属等离子熔覆和焊接温度场和应力场的数值模拟。通过对温度场有限元数值模拟也发现,等离子热源的高温停留时间短,热输入较低。当钛/钢直接熔覆时,焊缝温度为2753℃,焊接温度梯度大,而采用铜做为中间层时,最高温度下降到2276℃,温度梯度明显减小。对应力场进行模拟发现,TA0与Q235钢直接熔覆时,焊接残余应力达到886 MPa,添加中间层Cu后残余应力减小到792 MPa。Ti/Q235钢异种金属等离子焊接头的温度场和应力场有限元数值模拟也发现类似规律。Ti/Q235钢异种金属熔覆相对于Ti/Q235钢异种金属焊接,材料熔化量更多,使得熔覆过程中的最高温度和应力值变大。Ti/Q235钢异种金属等离子熔覆和焊接温度场研究均表明,Cu中间层良好的散热能力使得TA0/Q235钢异种金属等离子焊接接头的最高温度降低、冷却速度变大有效抑制脆性相的产生,组织调控效果明显;应力场结果表明,添加Cu中间层后接头的拉应力幅值减小、应力梯度减小,使得接头产生冷裂纹倾向降低。
孙凯祥[4]（2020）在《深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究》文中进行了进一步梳理随着海洋资源的不断开发,载人深潜器得到越来越多的关注。钛合金因其密度低、比强度高和良好的腐蚀性等优异性能,使其成为深海耐压球壳载人潜水器的首选材料。耐压球壳一般是由两个半球壳焊接而成,有着较长的赤道焊缝,焊缝附近一般会有较高残余应力,其对耐压球壳的安全性是否存在不利影响,这是目前急需进行研究的问题之一。载人深潜器耐压球壳一般较厚,制造成本比较高,且赤道焊缝也属于对接焊。其次,由于内壳的焊接残余应力较难进行试验测试。因此,本文对Ti80对接焊厚板进行残余应力计算,并采用X射线无损检测方法进行残余应力试验研究。在数值模拟和试验结果相一致的基础上,开展了Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的数值模拟研究,并研究了窄间隙工艺方法以及外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的影响。本文主要的研究工作及结论如下:（1）基于无损检测试验方法对Ti80对接焊厚板表面进行了残余应力测试研究,试验结果表明:Ti80对接焊厚板表面横向焊接残余应力呈不对称双峰拉应力分布,拉应力峰值较高,最大值出现在焊趾附近;焊趾路径上的纵向焊接残余拉应力均较大;（2）Ti80对接焊厚板经过线切割后得到拉伸试验试件,采用无损检测试验方法对其进行残余应力研究,试验结果表明:切割后的拉伸试件表面横向焊接残余拉应力呈不明显的不对称双峰分布,其不对称双峰峰值相比较对接焊厚板残余应力双峰峰值有不同程度的降低,最大降幅达到59%;同时双峰的位置分别向焊缝中心线有所靠近;（3）基于热弹塑性基本理论,采用ANSYS的APDL二次开发程序,对Ti80对接焊厚板焊接残余应力进行数值模拟分析,结果表明:厚板表面横向焊接残余应力呈不对称双峰分布;焊趾处和Y轴上沿焊缝纵向焊接残余应力都表现为较高的残余拉应力,且Y轴上残余应力值高于焊趾处。将数值模拟结果与试验结果进行对比研究,结果显示:残余应力数值模拟结果和无损检测试验结果较为一致,验证了本文残余应力数值模拟方法的可靠性;（4）研究不同焊接工艺及拉伸载荷对Ti80对接焊厚板表面焊接残余应力的影响,计算结果显示:采用窄间隙焊接工艺方法后,对接焊厚板表面焊接残余应力得到了下降,即获得了更小的表面焊接残余应力;焊接速度对厚板表面残余拉应力影响不大,随焊接速度的增大横向残余应力略有增大;拉伸载荷对Ti80对接焊厚板残余应力有释放作用,拉伸载荷越大对接焊厚板表面横向残余拉应力释放也就越多。对比研究了Ti80对接焊厚板与同等屈服强度高强度钢对接焊厚板表面残余应力,结果发现它们的残余应力分布趋势和最大值变化不大;（5）基于热弹塑性基本理论,对Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行了有限元数值模拟研究,通过与文献试验结果对比研究,验证了该方法的合理性;然后对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力进行计算研究,计算结果显示:Ti80耐压球壳内外壳垂直焊缝路径上,焊缝附近纵向残余应力均为拉应力,并且内壳大于外壳;内壳焊缝附近横向残余应力为拉应力;沿焊缝路径上的内壳横向和纵向残余应力均为拉应力,且纵向残余拉应力较大。采用窄间隙工艺方法之后,Ti80耐压球壳赤道焊缝附近的残余拉应力明显降低;外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力几乎没有影响。
陈龙[5]（2020）在《基于残余应力分析的TC4钛合金焊接接头表面强化工艺研究》文中认为某型号发动机转子TC4钛合金叶片经真空电子束焊接后,在服役过程中,焊缝处仍会产生疲劳裂纹,甚至个别出现了掉块的问题。这严重影响了产品的质量和可靠性。本文针对此问题,采用喷丸滚压复合工艺对叶片焊缝进行强化,研究TC4钛合金叶片真空电子束焊缝复合工艺的强化效果。以TC4钛合金真空电子束焊接接头为研究对象,以残余应力为重要指标和核心判据评价材料的疲劳性能,采用有限元分析方法,模拟钛合金真空电子束焊接过程和复合工艺强化过程,计算真空电子束焊接后和复合工艺强化后接头的残余应力。同时,采用X射线衍射法检测TC4钛合金真空电子束焊接接头和复合工艺强化后接头的残余应力。通过对比仿真和实验结果,综合分析TC4钛合金焊接接头焊接后与强化后残余应力的变化情况,研究了钛合金焊接接头的疲劳性能变化情况。仿真结果表明:喷丸滚压复合工艺强化后,TC4钛合金接头表面纵向残余应力明显降低,横向残余应力在中部位置同样从-50 MPa急剧下降为-200 MPa左右。实验结果表明:复合工艺强化后,TC4钛合金焊接接头表面横向残余应力由35 MPa左右降到了-140 MPa左右。通过实验和仿真对比可以看出,两者趋势相近,表明了复合工艺可以使TC4钛合金焊接接头表面残余应力下降。喷丸滚压复合强化工艺可有效降低TC4钛合金焊接接头表面残余拉应力,并产生了一定的残余压应力,从而可有效提高TC4钛合金焊接接头的疲劳性能。因此,喷丸滚压复合强化技术可在一定程度上解决航空发动机钛合金叶片焊缝出现疲劳裂纹甚至掉块的问题,且在零部件表面完整性制造及抗疲劳制造领域具有一定的应用前景。
金路[6]（2020）在《钛合金焊接细长梁制造过程的变形分析与控制研究》文中研究指明钛合金由于其高比强度、耐高温、耐腐蚀等诸多方面的优点,在航空航天领域有着较为广泛的应用。钛合金细长梁由于其结构尺寸大、壁薄、加工时材料去除率高等特点,在电子束焊接、切削加工以及热处理过程中的变形问题显着。本文通过数值仿真、解析分析和实例验证的方法,开展了钛合金焊接细长梁制造过程的变形分析与控制研究,主要研究内容和成果如下:（1）建立了三维焊接接头有限元模型,利用热-弹塑性有限元方法分析了焊缝温度场和焊后残余应力分布,掌握了焊接残余应力的分布特征。（2）完成了钛合金锻件的初始内应力和焊接残余应力的测量,基于应力测量结果,进行了细长梁加工变形的理论和仿真分析,提出了通过优选零件位置和精加工余量来降低切削加工变形的方法。（3）针对钛合金焊后和切削加工后的热处理校形,基于弹塑性理论和材料应力松弛机理,对钛合金U型截面梁的弯曲变形进行了热校形仿真和理论研究,建立了梁翘曲和侧弯变形校直理论模型,最后提出了热处理校形工艺。
仇舒凡[7]（2020）在《面向航空发动机的典型焊接接头温度场模拟系统研究》文中提出随着对航空发动机设计与制造要求的提高,高性能材料和焊接结构在减轻发动机质量、保障发动机性能方面发挥了重要作用。在焊接过程的研究中,采用有限元模拟方法可以预测焊接接头的尺寸和残余应力,优化焊接工艺参数,提升焊接接头的可靠性。焊接热过程计算是残余应力计算的基础,国内焊接热过程模拟基于采用国外的商业有限元软件,对使用者要求高,且研究成本越来越高。因此,开发具有自主知识产权的有限元模拟软件是我国科学研究发展的必然趋势。本文面向航空发动机的典型接头,开发具有友好人机交互界面的焊接温度场有限元模拟系统,具有重要的实用价值。首先对温度场有限元模拟系统进行了总体设计,确定了开发平台并研究了系统功能的实现方案。在Visual Studio平台上,基于C++/MFC实现系统的框架搭建。将系统界面划分为三个区域:菜单区、对话区、图形区;将系统功能划分为三个模块:前处理、求解、后处理。然后先对本系统的核心求解器Fortran程序的实现进行了研究。对于描述焊接传热问题的三维瞬态热传导模型的微分方程,采用加列金加权残数法转化为非线性方程组,通过生成模型的单元刚度矩阵以及组装总体刚度矩阵求得方程组包含的矩阵,最后采用直接迭代法实现方程组的求解,得到节点温度。求解程序对于不同接头形式:平板对接和T型接头,实现了几何和网格模型的建立;对于航空发动机中使用最广泛的焊接方法:钨极氩弧焊,建立了双椭球热源模型和高斯面热源模型模拟其热作用。再对本系统的MFC界面的实现进行了研究。采用MFC的树形控件实现了前处理流程的建立,同时对于航空发动机关键材料:钛合金和镍基合金,建立了材料热物理性能参数库;对于航空发动机的钨极氩弧焊,建立了焊接工艺参数库。通过动态链接库DLL实现了C++界面程序和Fortran求解程序的混合编程,实现了一键求解的功能。基于Open GL技术对温度场结果进行了可视化后处理,实现了对三维模型、温度场云图、表面等温线图、熔池截面图、热循环曲线和温度路径曲线的显示,并且为用户提供了对模型进行平移、旋转、缩放的操作功能。最后详述了采用本系统对平板对接接头和T型接头进行有限元分析的过程,并将结果和实验结果,以及采用商业有限元软件计算的结果进行对比,验证了本系统的计算能力和后处理显示的可行性。本文设计开发的温度场模拟系统具有友好的操作界面、优秀的计算能力和良好的图形显示功能,在航空发动机典型焊接接头的有限元分析方面有良好的应用前景,并且为进一步开发相关应力分析系统奠定基础。
梁吕捷[8]（2019）在《基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究》文中指出焊接制造广泛地应用于飞机、船舶、桥梁和列车等领域中,精确快速地预测大型焊接结构的应力和变形是实现高精高效焊接制造的关键。长期以来,现有大型焊接结构应力和变形预测的主流算法一直面临着精度与效率难以兼顾的国际难题:热-弹-塑性算法精度高,但计算效率很低;固有应变算法效率高,但精度低,且难以适用于复杂结构。针对这一国际难题,本文创建了基于塑性应变映射的复杂结构焊接变形仿真技术路线,系统解决了精确塑性应变求解、映射误差控制、焊接顺序数学建模、夹具与加持力精确仿真等关键理论与技术难题;区别于国际上主流的焊接结构变形算法,研发出了具有完全自主产权的商品化仿真软件,使得在普通PC机上求解千万实体有限单元量级的大型复杂厚板类结构焊接变形问题成为可能。主要内容如下:1)基于准稳态熔池和能量守恒原则,推导了CFD（计算流体力学）-FEM（有限元方法）热源模型,实现了基于物理过程、无需热源校核的高能束焊接焊缝形貌预测;基于顺序耦合推导了热-弹-塑性算法的有限元求解格式,建立了内外嵌套NewtonRaphson迭代的非线性求解策略,降低了有限元计算中一阶四面体单元的数值振荡。以钛合金电子束焊接为例,采用新型热源模型,仿真与实测的熔深熔宽误差在5%以内,并且首次反映了小孔振荡导致的应力振荡,为塑性应变预测提供了准确的计算模型。2)首次从理论上证明塑性应变映射过程中的误差来源,提出了基于塑性应变载荷和载荷力矩双守恒的误差控制准则,创建并实现了基于塑性应变映射的大型结构焊接变形快速求解算法。以热-弹-塑性算法为标准,该算法的变形误差控制在10%以内;与固有应变算法相比,该算法保持了相同的求解效率,并且可以适用于更为复杂的焊接结构。3)通过构造基于焊缝-母材模型的单元激活算法,提出了基于结构实时刚度的焊接顺序精确建模方法;推导了固定边界及边界力求解格式,建立了考虑焊接顺序以及工装夹具的变形算法。以典型船体结构焊接变形为例,验证算法的有效性和准确性,与文献报道的传统壳单元算法相比,本算法与实测值更为吻合,并更具有普适性。4)基于CAE（计算机辅助工程）设计思想和C++开发平台,设计和研发了具有全部自主知识产权的焊接结构有限元分析软件INTEWELD。通过复杂结构来验证分析软件的有效性,以某飞行器中跨度约为1 m的激光焊接结构为例,结果表明仿真变形结果与实测趋势完全一致,最大误差为0.3 mm;以大型导流管焊接结构为例,在普通工作站上实现了在1个小时内对千万级别有限元网格的单次整体变形求解,仿真变形与实测值的误差在10%以内;通过软件实现了对不同焊接工序的变形预测,为工艺优化提供了数字化仿真分析工具。
万志康[9]（2019）在《未来聚变堆真空室及领圈焊接接头力学性能研究》文中提出中国聚变工程实验堆（CFETR）是中国未来商业聚变反应堆发展的关键。聚变堆真空室设计采用分段拼焊成型。真空室窗口与真空室间采用窗口领圈进行连接,材料均为316L不锈钢。窗口分布在每个八分之一分段上,用以安装和维护真空室内部构件,并具有辅助加热和诊断等功能。真空室与窗口领圈连接所用焊接工艺拟采用窄间隙钨极氩弧焊（NG-TIG）,窗口领圈拼焊拟采用真空电子束焊（EBW）。本文围绕此两种焊接工艺,主要针对NG-TIG与EBW两种不同工艺的焊接接头,研究的主要工作如下:（1）制定NG-TIG和EBW焊接工艺,焊接厚度为50 mm的316L不锈钢平板,获得两种不同焊接工艺的焊接接头。采用相控阵超声无损检测技术评估焊接质量。通过金相试验,分析了两种焊接接头之间的微观组织结构差异。（2）通过维氏硬度试验,利用硬度与强度经验公式进行推导,建立具有不均匀性焊接接头多材料有限元模型。使用取自焊接试板的焊接接头样件进行拉伸试验,分析了有限元模型的误差,结果表明有限元模型能够准确预测焊接接头静态强度。（3）利用焊接接头有限元模型,详细分析了焊缝几何形貌对NG-TIG和EBW两种焊接接头静态强度和应力分布的影响。（4）根据仿真结果,数值分析并获得了NG-TIG和EBW两种焊接接头静态强度和应力的计算方程,并验证了方程的精度。本文的研究内容为聚变堆真空室焊接接头工艺设计提供了理论支撑,研究结果可以作为优化聚变堆真空室与领圈及领圈拼焊工艺参数的依据。
左永基[10]（2019）在《考虑电子束焊接头微观组织特性的疲劳裂纹萌生数值模拟》文中认为电子束焊作为一种优良的连接加工技术,在航空航天制造领域应用日益广泛,尤其在新一代航空发动机的重要承力部件中得到应用。这也对此类构件疲劳性能的评估提出了更高的要求。结构疲劳研究中广泛采用的唯象模型难以揭示疲劳破坏的物理机制和过程,且需要大量的时间和成本,因此采用数值模拟的方法从微观角度来研究疲劳失效成为研究的热点。本文以TC4-DT钛合金电子束焊接头为研究对象,考虑接头区微观组织非均匀性的影响,基于位错滑移理论,对其裂纹萌生展开数值模拟及试验研究。本文首先基于传统泰森多边形法和经改进的泰森多边形法,分别建立了TC4-DT母材区等轴晶组织及电子束焊接头区（包含柱状晶、细等轴晶和粗等轴晶）微观组织的几何模型。所建立的几何模型与金相试验结果吻合较好。随后采用自主编写的前处理程序,将上述建立的几何模型导入有限元软件ABAQUS中,为裂纹萌生模拟奠定基础。本文对ABAQUS进行二次开发,将Tanaka-Mura位错滑移理论与有限元法相结合。对建立的微观组织几何模型赋予晶粒取向和滑移带,并在此基础上建立了TC4-DT母材和电子束焊接头区的有限元模型;针对晶界处裂纹的连接与合并,对Tanaka方法进行了改进。基于改进的模拟方法,对TC4-DT母材区等轴晶组织疲劳裂纹萌生过程进行数值模拟,研究了不同载荷水平和晶粒尺寸对疲劳裂纹萌生寿命的影响规律;此外,文中还对电子束焊接头区疲劳裂纹萌生过程进行了数值模拟,研究了不同载荷水平对焊缝区裂纹萌生位置的影响;并考察了热影响区晶粒尺寸对裂纹萌生寿命的影响规律。通过多角度对比,建立了一种考虑电子束焊接头微观组织特征的疲劳裂纹萌生数值模拟方法,可较为准确的预测电子束焊接头裂纹萌生寿命和裂纹萌生位置。最后,本文设计并加工了带半圆形缺口的TC4-DT电子束焊接头试验件,对试验件疲劳损伤过程进行中断观察试验,观测了接头区的疲劳裂纹萌生过程。结合子模型技术对缺口试件接头区疲劳裂纹萌生过程进行数值模拟,将模拟结果与试验进行对比,初步验证了本文所建立数值模拟方法的合理性。
二、钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型（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、钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型（论文提纲范文）
（1）Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 本文的选题背景及意义 |
| 1.2 Ti_2AlNb合金的特性 |
| 1.2.1 Ti_2AlNb合金的组织性能 |
| 1.2.2 Ti_2AlNb合金主要焊接方法及焊接性分析 |
| 1.3 电子束焊接 |
| 1.3.1 电子束焊接的基本原理 |
| 1.3.2 电子束焊接的特点 |
| 1.4 电子束焊接数值模拟的研究现状 |
| 1.4.1 电子束焊接温度场模拟的研究现状 |
| 1.4.2 电子束焊接应力场模拟的研究现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第二章 焊接有限元分析的理论基础 |
| 2.1 焊接温度场分析基础 |
| 2.1.1 焊接温度场的意义 |
| 2.1.2 焊接传热形式及控制方程 |
| 2.2 焊接应力场分析基础 |
| 2.2.1 焊接应力变形原理 |
| 2.2.2 焊接应力变形预测方法 |
| 2.2.3 焊接残余应力计算准则 |
| 2.2.4 热弹塑性求解过程 |
| 2.3 小结 |
| 第三章 Ti_2Al Nb焊接温度场的数值模拟 |
| 3.1 焊接温度场的计算过程 |
| 3.1.1 定义材料属性 |
| 3.1.2 定义单元类型 |
| 3.1.3 模型网格划分 |
| 3.1.4 定义初始条件和边界条件 |
| 3.1.5 温度场加载及求解 |
| 3.2 电子束焊热源模型 |
| 3.2.1 高斯面+高斯旋转体复合热源 |
| 3.2.2 高斯面+改进锥体复合热源 |
| 3.3 焊接温度场模拟结果分析 |
| 3.3.1 焊接工艺参数正交试验表构建 |
| 3.3.2 温度场云图分析 |
| 3.3.3 热循环曲线分析 |
| 3.3.4 焊缝熔池截面形貌对比 |
| 3.3.5 熔池影响因素 |
| 3.3.6 两种热源模拟结果对比 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 Ti_2Al Nb焊接应力场的数值模拟 |
| 4.1 焊接应力场的计算过程 |
| 4.1.1 定义材料属性 |
| 4.1.2 热单元类型转换为结构单元 |
| 4.1.3 定义约束条件 |
| 4.1.4 应力场加载及求解 |
| 4.2 焊接应力场模拟结果分析 |
| 4.2.1 应力场云图分析 |
| 4.2.2 残余应力分析节点路径 |
| 4.2.3 沿焊缝中心残余应力分布 |
| 4.2.4 垂直焊缝中心残余应力分布 |
| 4.2.5 热影响区残余应力分布 |
| 4.2.6 垂直焊缝末端残余应力分布 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A:“高斯面+高斯旋转体”复合热源温度场和应力场APDL程序 |
| 附录 B:“改进锥体”热源APDL程序 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
（2）深潜器耐压球壳焊接残余应力消除数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外相关研究现状 |
| 1.2.1 钛合金简介 |
| 1.2.2 钛合金焊接实验研究 |
| 1.2.3 钛合金焊接数值模拟研究 |
| 1.2.4 耐压球壳焊接残余应力研究 |
| 1.2.5 焊接残余应力调整技术研究 |
| 1.3 本章小结 |
| 2 焊接有限元分析与热处理相关理论 |
| 2.1 焊接数值模拟相关理论 |
| 2.1.2 焊接数值模拟分析模型简化 |
| 2.1.3 焊接数值模拟分析特点 |
| 2.2 焊接温度场有限元分析基础理论 |
| 2.2.1 焊接热源模型的分类 |
| 2.2.2 焊接传热的基本定律 |
| 2.2.3 温度场的微分方程及边界条件 |
| 2.2.4 温度场有限元求解 |
| 2.3 焊接残余应力场有限元分析基础理论 |
| 2.3.1 简化假定 |
| 2.3.2 数值模拟分析方法 |
| 2.3.3 应力应变计算准则 |
| 2.3.4 应力应变关系 |
| 2.3.5 应力场有限元求解 |
| 2.4 耐压球壳屈曲校核理论 |
| 2.4.1 球壳稳定性理论公式 |
| 2.4.2 模型设计安全系数 |
| 2.4.3 球壳尺寸的确定 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 TC4 平板焊接残余应力及验证 |
| 3.1 焊接残余应力有限元分析流程 |
| 3.1.1 三维实体有限元模型建立及网格划分 |
| 3.1.2 钛合金TC4 热物性参数和力学性能 |
| 3.1.3 热源模型的选择 |
| 3.1.4 约束条件 |
| 3.1.5 其他设置 |
| 3.1.6 DFLUX热源子程序 |
| 3.2 温度场计算结果 |
| 3.3 焊接残余应力计算结果及验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟研究及调整 |
| 4.1 TC4 钛合金耐压球壳赤道焊残余应力数值模拟 |
| 4.1.1 耐压球壳模型及材料参数 |
| 4.1.2 有限元模型及边界条件 |
| 4.1.3 温度场数值模拟 |
| 4.1.4 耐压球壳赤道焊残余应力数值模拟 |
| 4.2 耐压球壳赤道焊残余应力对比验证分析 |
| 4.3 焊接残余应力消除的数值模拟 |
| 4.3.1 数值模拟研究对象及载荷位移边界条件 |
| 4.3.2 数值模拟外压试验对焊接残余应力的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 热处理工艺对焊接残余应力影响研究 |
| 5.1 热处理工艺原理 |
| 5.2 耐压球壳热处理仿真设置 |
| 5.2.1 有限元模型及边界条件 |
| 5.2.2 退火模拟分析步设置 |
| 5.2.3 相互作用的设置 |
| 5.2.4 载荷设置 |
| 5.3 热处理后残余应力结果分析 |
| 5.3.1 热处理过程模型温度分析 |
| 5.3.2 热处理后残余应力结果分析 |
| 5.4 热处理工艺参数对焊接残余应力的影响 |
| 5.4.1 退火温度对焊接残余应力的影响 |
| 5.4.2 升温速率对焊接残余应力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 附录A 耐压球壳电子束焊接DFLUX热源子程序 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（3）添加Cu中间层的TA0/Q235异种金属连接机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景及意义 |
| 1.2 钛/钢异种金属焊接性分析 |
| 1.2.1 物理性能差异对焊接性的影响 |
| 1.2.2 化学性能差异对焊接性的影响 |
| 1.3 钛/钢异种金属连接研究现状 |
| 1.3.1 熔化焊 |
| 1.3.2 摩擦焊 |
| 1.3.3 钎焊 |
| 1.3.4 爆炸焊 |
| 1.4 焊接数值模拟的研究现状 |
| 1.5 课题主要研究内容 |
| 第2章 试验设备、材料及方法 |
| 2.1 焊接试验设备 |
| 2.2 气体保护系统和焊接行走机构 |
| 2.3 同轴送粉等离子焊接系统 |
| 2.4 焊接材料及焊前处理 |
| 2.5 试样制备与测试方法 |
| 2.5.1 金相试样的制备 |
| 2.5.2 试样微观组织观察 |
| 2.5.3 试样的物相分析 |
| 2.5.4 显微硬度测试 |
| 2.5.5 拉伸试验 |
| 第3章 Cu作为中间层的TA0/Q235 等离子熔覆试验研究 |
| 3.1 无中间层TA0/Q235 钢等离子熔覆 |
| 3.2 焊接电流对铜作中间层的钛/钢焊接接头的影响 |
| 3.2.1 焊接电流对焊缝成行表面的影响 |
| 3.2.2 焊接电流对焊缝微观组织的影响 |
| 3.2.3 焊接电流对焊缝力学性能的影响 |
| 3.3 焊接速度对铜作中间层的钛/钢焊接接头的影响 |
| 3.3.1 焊接速度对焊缝表面成形的影响 |
| 3.3.2 焊接速度对焊缝微观组织的影响 |
| 3.3.3 焊接速度对焊缝力学性能的影响 |
| 3.4 焊缝的微观组织分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 TA0/Q235 等离子熔覆温度场及应力场有限元分析 |
| 4.1 温度场有限元模型的建立 |
| 4.1.1 焊接温度场数值模拟的基本理论 |
| 4.1.2 热源模型的建立 |
| 4.1.3 建立焊件几何模型 |
| 4.1.4 网格划分 |
| 4.1.5 初始条件与边界条件 |
| 4.1.6 创建焊接轨迹及参数 |
| 4.2 TA0/Q235 熔覆温度场模拟结果 |
| 4.2.1 TA0/Q235 熔覆温度场云图 |
| 4.2.2 TA0/Q235 熔覆温度曲线 |
| 4.3 应力场有限元模型的建立 |
| 4.3.1 焊接应力场数值模拟的基本理论 |
| 4.3.2 热-应力耦合分析过程 |
| 4.3.3 初始条件与边界条件 |
| 4.4 TA0/Q235 熔覆的应力场模拟结果 |
| 4.4.1 TA0/Q235 熔覆应力场云图 |
| 4.4.2 TA0/Q235 熔覆残余应力分布曲线 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 TA0/Q235 等离子对接温度场及应力场有限元分析 |
| 5.1 温度场及应力场有限元模型的建立 |
| 5.2 TA0/Q235 直接对接的温度场模拟结果 |
| 5.2.1 TA0/Q235 直接对焊温度场云图 |
| 5.2.2 TA0/Q235 直接对焊热循环曲线 |
| 5.3 添加Cu作中间层TA0/Q235 等离子焊接温度场模拟结果 |
| 5.3.1 添加Cu作中间层的TA0/Q235 焊接温度场云图 |
| 5.3.2 添加Cu作中间层时的热循环曲线 |
| 5.4 TA0/Q235 直接对接的应力场模拟结果 |
| 5.4.1 TA0/Q235 直接对焊应力场云图 |
| 5.4.2 TA0/Q235 直接对焊应力应变曲线 |
| 5.5 添加Cu作中间层TA0/Q235 等离子焊接应力场模拟结果 |
| 5.5.1 添加Cu作中间层的TA0/Q235 焊接应力场云图 |
| 5.5.2 添加Cu作中间层TA0/Q235 焊接的应力应变曲线 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（4）深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 钛合金焊接接头数值模拟 |
| 1.2.2 钛合金焊接接头试验研究 |
| 1.2.3 钛合金耐压球壳焊接残余应力研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 焊接残余应力数值模拟相关理论 |
| 2.1 焊接数值模拟分析概述 |
| 2.1.1 焊接数值模拟分析方法 |
| 2.1.2 焊接数值模拟的特点 |
| 2.1.3 焊接过程数值模拟分析模型的简化 |
| 2.2 焊接温度场数值模拟 |
| 2.2.1 焊接热源模型 |
| 2.2.2 焊接传热的基本定律 |
| 2.2.3 焊接温度场的微分方程及边界条件 |
| 2.2.4 焊接温度场的有限元求解 |
| 2.3 焊接应力场数值模拟 |
| 2.3.1 应力应变场分析简化假定 |
| 2.3.2 应力应变场计算准则 |
| 2.3.3 应力应变关系 |
| 2.3.4 应力场求解有限元方程 |
| 2.3.5 应力应变场求解步骤 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 Ti80对接焊厚板残余应力无损试验研究 |
| 3.1 Ti80对接焊厚板残余应力试验 |
| 3.1.1 Ti80厚板对接焊试验研究 |
| 3.1.2 Ti80对接焊厚板X射线无损检测研究 |
| 3.1.3 试验步骤 |
| 3.1.4 试验测点布置 |
| 3.1.5 测量结果 |
| 3.2 Ti80对接焊拉伸试件残余应力试验研究 |
| 3.2.1 拉伸试件模型尺寸 |
| 3.2.2 试验测点布置 |
| 3.2.3 拉伸试件残余应力试验结果 |
| 3.3 Ti80对接焊厚板以及拉伸试件残余应力对比研究 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 Ti80对接焊厚板焊接残余应力数值模拟研究 |
| 4.1 Ti80对接焊厚板数值模拟 |
| 4.1.1 模型尺寸及相关材料参数 |
| 4.1.2 有限元模型及焊接工艺参数 |
| 4.1.3 温度场数值模拟结果 |
| 4.1.4 焊接残余应力场数值模拟及试验验证 |
| 4.2 焊接速度对焊接残余应力的影响 |
| 4.3 窄间隙焊接工艺方法对Ti80对接焊厚板焊接残余应力的影响 |
| 4.3.1 窄间隙焊接工艺方法的TA15对接焊厚板数值模拟验证 |
| 4.3.2 窄间隙焊接工艺方法的Ti80对接焊厚板有限元数值模拟研究 |
| 4.3.3 窄间隙工艺方法对Ti80对接焊厚板残余应力的影响 |
| 4.4 拉伸载荷对Ti80对接焊厚板残余应力释放的影响 |
| 4.4.1 边界条件 |
| 4.4.2 拉伸载荷对焊接残余应力的影响研究 |
| 4.4.3 不同拉伸载荷对焊接残余应力的影响 |
| 4.5 Ti80对接焊厚板与相同屈服强度的高强度钢残余应力比对研究 |
| 4.5.1 高强度钢材料属性 |
| 4.5.2 Ti80对接焊厚板与800MPa高强度钢对接焊厚板残余应力比较 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟研究 |
| 5.1 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟 |
| 5.1.1 几何模型及相关材料参数 |
| 5.1.2 有限元模型及焊接工艺材料参数 |
| 5.1.3 温度场数值模拟结果 |
| 5.1.4 焊接残余应力场数值模拟结果 |
| 5.1.5 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力验证 |
| 5.1.6 Q345高强度钢耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力数值模拟 |
| 5.1.7 焊接残余应力结果对比分析 |
| 5.2 Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力数值模拟 |
| 5.2.1 Ti80四分之一耐压球壳赤道焊缝几何模型及材料参数 |
| 5.2.2 有限元模型及焊接工艺参数 |
| 5.2.3 温度场数值模拟结果 |
| 5.2.4 焊接残余应力场数值模拟结果 |
| 5.3 窄间隙焊接工艺方法的Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力数值模拟 |
| 5.3.1 窄间隙工艺方法的Ti80耐压球壳模型以及焊接工艺参数 |
| 5.3.2 窄间隙工艺方法对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力的影响 |
| 5.4 外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝残余应力的影响 |
| 5.4.1 边界条件 |
| 5.4.2 外压载荷对Ti80耐压球壳赤道焊缝焊接残余应力的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 1 本文主要研究工作及结论 |
| 2 进一步研究的工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间发表的论文 |
| 致谢 |
（5）基于残余应力分析的TC4钛合金焊接接头表面强化工艺研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 背景意义 |
| 1.2 钛合金焊接问题与焊接工艺分析 |
| 1.3 钛合金焊接接头常用表面强化工艺 |
| 1.4 研究目标 |
| 2 喷丸滚压复合工艺强化机理研究 |
| 2.1 一般材料疲劳裂纹扩展过程分析 |
| 2.1.1 疲劳失效问题特点 |
| 2.1.2 疲劳失效过程分析 |
| 2.2 钛合金的疲劳裂纹萌生与扩展行为 |
| 2.2.1 钛合金疲劳裂纹的萌生机理 |
| 2.2.2 钛合金疲劳裂纹的扩展行为 |
| 2.3 喷丸滚压复合工艺强化机理分析 |
| 2.4 残余应力作用机制与测试方法研究 |
| 2.4.1 残余应力的分类与产生机理 |
| 2.4.2 残余应力的作用机制 |
| 2.4.3 残余应力的测试与评估 |
| 2.5 小结 |
| 3 焊接与强化工艺的有限元分析 |
| 3.1 有限元基本理论 |
| 3.2 TC4 钛合金真空电子束焊接有限元仿真分析 |
| 3.2.1 TC4 钛合金焊接有限元模型建立 |
| 3.2.2 TC4 钛合金焊接分析方法选择及材料属性计算 |
| 3.2.3 TC4 钛合金焊接热源模型选择 |
| 3.2.4 TC4 钛合金焊接接头温度云图分析 |
| 3.2.5 TC4 钛合金焊接接头残余应力场分析 |
| 3.3 TC4 钛合金焊接接头表面强化仿真 |
| 3.3.1 TC4 钛合金接头表面强化仿真分析 |
| 3.3.2 TC4 钛合金接头表面强化模型建立 |
| 3.3.3 TC4 钛合金接头强化后残余应力分析 |
| 3.4 小结 |
| 4 TC4 钛合金焊接与强化实验分析 |
| 4.1 TC4 钛合金焊接试样制备 |
| 4.2 TC4 钛合金焊接接头残余应力检测 |
| 4.2.1 检测残余应力实验设备 |
| 4.2.2 检测残余应力实验步骤 |
| 4.2.3 TC4 钛合金焊缝残余应力检测结果 |
| 4.3 接头强化后表面残余应力检测 |
| 4.4 强化前后实验结果与仿真结果对比分析 |
| 4.5 小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（6）钛合金焊接细长梁制造过程的变形分析与控制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.2.1 焊接数值模拟研究现状 |
| 1.2.1.1 焊接温度场数值模拟 |
| 1.2.1.2 焊接应力场数值模拟 |
| 1.2.2 薄壁件加工变形研究现状 |
| 1.2.3 弯曲变形校直研究现状 |
| 1.2.4 热处理数值模拟研究现状 |
| 1.3 本文研究的主要内容 |
| 第二章 基于应力的焊接细长梁加工变形研究 |
| 2.1 钛合金接头的电子束焊接仿真 |
| 2.1.1 热-弹塑性分析的基本理论 |
| 2.1.1.1 热-弹塑性法的基本假设 |
| 2.1.1.2 材料的弹性本构 |
| 2.1.1.3 材料的塑性本构 |
| 2.1.2 焊接建模过程分析 |
| 2.1.2.1 几何模型的建立 |
| 2.1.2.2 边界条件的定义 |
| 2.1.2.3 材料属性的定义 |
| 2.1.3 焊接仿真结果分析 |
| 2.1.3.1 焊接温度场分析 |
| 2.1.3.2 焊接残余应力分析 |
| 2.2 残余应力测量试验 |
| 2.2.1 焊接接头残余应力测量 |
| 2.2.1.1 X射线衍射法测量原理 |
| 2.2.1.2 焊接应力测量试验 |
| 2.2.2 毛坯初始内应力测量 |
| 2.2.2.1 裂纹柔度法测量原理 |
| 2.2.2.2 毛坯应力测量试验 |
| 2.3 应力作用下的梁加工变形规律分析 |
| 2.3.1 焊接应力对加工变形的影响分析 |
| 2.3.1.1 有限元建模过程分析 |
| 2.3.1.2 焊接余量对加工变形的影响 |
| 2.3.2 毛坯内应力对加工变形的影响分析 |
| 2.3.2.1 有限元建模过程分析 |
| 2.3.2.2 零件处于毛坯中的位置对加工变形的影响 |
| 2.3.2.3 零件余量对加工变形的影响 |
| 2.3.3 细长梁变形测量试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 U型截面梁的热校形回弹研究 |
| 3.1 TC4-DT材料的本构模型 |
| 3.1.1 材料拉伸试验 |
| 3.1.2 材料强化模型 |
| 3.1.3 材料应力松弛模型 |
| 3.2 弯曲变形校直的弹塑性力学理论分析 |
| 3.2.1 弯曲变形的相关假设 |
| 3.2.2 校直过程中基本曲率关系 |
| 3.2.3 校直曲率与校直弯矩间的关系 |
| 3.3 高温下翘曲回弹解析方程的建立 |
| 3.3.1 塑性区域发生在上端 |
| 3.3.2 塑性区域渗入腹板 |
| 3.3.3 腹板全部进入塑性状态 |
| 3.4 高温下侧弯回弹解析方程建立 |
| 3.4.1 塑性区域发生在壁板 |
| 3.4.2 壁板全部进入塑性状态 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于解析模型的热校形工艺设计 |
| 4.1 弯曲变形解析模型研究 |
| 4.1.1 校直工艺参数 |
| 4.1.2 弯曲变形分析 |
| 4.1.3 模型验证分析 |
| 4.2 热处理工艺校形研究 |
| 4.2.1 仿真模型的简化与建立 |
| 4.2.1.1 几何模型的建立 |
| 4.2.1.2 边界条件 |
| 4.2.2 热处理校形工况分析 |
| 4.2.2.1 工装压紧力计算分析 |
| 4.2.2.2 螺栓预紧力计算分析 |
| 4.2.2.3 工装约束状态分析 |
| 4.2.3 现行温度下的热处理校形规律 |
| 4.2.3.1 应力状态分析 |
| 4.2.3.2 侧弯变形分析 |
| 4.2.4 热处理温度曲线对热校形影响分析 |
| 4.2.5 零件余量的对热校形的影响分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在校期间的研究成果及发表的学术论文 |
（7）面向航空发动机的典型焊接接头温度场模拟系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及选题意义 |
| 1.2 焊接温度场模拟研究现状 |
| 1.3 航空发动机焊接有限元模拟研究现状 |
| 1.4 焊接模拟计算软件的研究现状 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第二章 典型焊接接头温度场模拟系统设计研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 温度场有限元模拟系统的总体设计 |
| 2.2.1 系统框架设计 |
| 2.2.2 开发平台选择 |
| 2.3 实现系统功能的方案研究 |
| 2.3.1 前处理流程的实现方案研究 |
| 2.3.2 有限元求解的实现方案研究 |
| 2.3.3 可视化后处理的实现方案研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 焊接温度场计算模型建立和求解的程序实现 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 焊接温度场计算的理论基础 |
| 3.3 焊接温度场计算的程序实现 |
| 3.4 几何和网格模型 |
| 3.5 关键材料模型 |
| 3.6 焊接热源模型 |
| 3.7 初始条件和边界条件 |
| 3.8 单元刚度矩阵 |
| 3.9 结果输出 |
| 3.10 本章小结 |
| 第四章 焊接温度场有限元模拟系统功能的实现 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 系统界面设计与实现 |
| 4.3 前处理功能的实现 |
| 4.4 Fortran求解程序的调用 |
| 4.5 可视化后处理的实现 |
| 4.5.1 Open GL框架搭建 |
| 4.5.2 三维模型显示 |
| 4.5.3 温度场云图显示 |
| 4.5.4 表面等温线显示 |
| 4.5.5 熔池截面显示 |
| 4.5.6 热循环曲线和温度路径曲线 |
| 4.5.7 模型变换操作 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 温度场模拟系统计算实例 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 本系统温度场计算实例分析 |
| 5.2.1 平板对接分析过程 |
| 5.2.2 T型接头分析过程 |
| 5.3 本系统和商业有限元软件的计算结果对比 |
| 5.3.1 平板接头温度场结果 |
| 5.3.2 T型接头温度场结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表或已完成的学术论文 |
（8）基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 大型复杂结构焊接变形关键问题及挑战 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3.1 热-弹-塑性算法 |
| 1.3.2 固有应变算法 |
| 1.3.3 研究现状分析小结 |
| 1.4 主要研究内容以及创新 |
| 1.4.1 本文的主要研究内容 |
| 1.4.2 各章节之间的关系 |
| 2 基于准确能量分布的焊接结构应力变形分析算法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焊接过程中的能量分布 |
| 2.3 基于CFD模拟的热源模型 |
| 2.3.1 计算流体动力学模型 |
| 2.3.2 高能束焊接的CFD模型 |
| 2.3.3 CFD-FEM热源模型 |
| 2.4 焊接过程的温度-应力-变形问题有限元求解框架 |
| 2.4.1 焊接过程的温度场求解 |
| 2.4.2 焊接过程的应力场求解 |
| 2.4.3 非线性问题的Newton-Raphson求解算法 |
| 2.5 典型算例与讨论 |
| 2.5.1 与ABAQUS的对比分析 |
| 2.5.2 钛合金电子束焊接仿真分析 |
| 2.6 小结 |
| 3 基于塑性载荷及载荷力矩守恒的大型结构焊接变形算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于残余塑性应变求解焊接变形的理论基础 |
| 3.2.1 残余塑性应变映射算法的提出 |
| 3.2.2 与固有应变理论的联系 |
| 3.2.3 基于塑性应变传递的大型结构焊接变形算法 |
| 3.2.4 塑性应变载荷力及载荷弯矩 |
| 3.3 焊接结构的超精度残余塑性应变映射算法 |
| 3.3.1 应用塑性应变法及其误差分析 |
| 3.3.2 基于塑性应变载荷不变的超精度映射算法 |
| 3.3.3 基于塑性应变载荷力矩守恒的修正算法 |
| 3.3.4 塑性应变的转换与加载 |
| 3.4 算例验证与讨论 |
| 3.4.1 平板焊接接头算例 |
| 3.4.2 不同网格的接头算例 |
| 3.4.3 不同类型的焊接接头 |
| 3.4.4 仿真结果与实测结果对比 |
| 3.4.5 分析与讨论 |
| 3.5 小结 |
| 4 大型结构焊接中的焊接工序与工装夹具的数学建模方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊接过程中的焊接顺序与工具夹具建模的数学依据 |
| 4.2.1 焊接流程 |
| 4.2.2 焊接过程中的刚度变化 |
| 4.2.3 焊接过程中的变形载荷 |
| 4.2.4 考虑焊接过程的计算流程 |
| 4.3 考虑工装夹具的数学建模 |
| 4.3.1 固定边界条件 |
| 4.3.2 夹持力 |
| 4.4 焊接顺序的数学建模 |
| 4.4.1 基于焊缝形貌的母材-焊缝模型 |
| 4.4.2 大型结构中的生死单元算法 |
| 4.5 复杂船体结构焊接变形算例验证 |
| 4.5.1 结构尺寸及焊接工艺 |
| 4.5.2 有限元分析模型 |
| 4.5.3 焊接接头弹塑性计算结果与分析 |
| 4.5.4 船体结构仿真分析结果 |
| 4.5.5 仿真结果与实测结果对比 |
| 4.5.6 焊接顺序对结构变形的影响 |
| 4.5.7 与传统算法对比分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 分析系统的设计研发与工程应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分析系统需求分析及设计 |
| 5.3 分析系统总体架构 |
| 5.4 分析系统具体模块 |
| 5.4.1 分析系统支持的有限元单元格式 |
| 5.4.2 前处理模块 |
| 5.4.3 数据结构的设计与实现 |
| 5.4.4 求解器模块 |
| 5.4.5 后处理模块 |
| 5.5 工程应用1-薄壁网格结构 |
| 5.5.1 结构简介 |
| 5.5.2 有限元模型 |
| 5.5.3 仿真变形结果 |
| 5.5.4 与实测结果对比 |
| 5.6 工程应用2-高服役性能推进器导流管 |
| 5.6.1 结构简介 |
| 5.6.2 焊接接头仿真结果 |
| 5.6.3 仿真变形结果及与实测值比较 |
| 5.6.4 不同焊接顺序对变形的影响 |
| 5.7 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ攻读博士学位期间获得的成果 |
| 附录Ⅱ 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（9）未来聚变堆真空室及领圈焊接接头力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景 |
| 1.2 可控磁约束聚变堆研究现状 |
| 1.3 奥氏体不锈钢的焊接性 |
| 1.4 窄间隙钨极氩弧焊接方法 |
| 1.5 电子束焊接方法 |
| 1.6 有限元在焊接领域的应用 |
| 1.7 课题来源及主要内容 |
| 第二章 聚变堆真空室与领圈焊接工艺及试验研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 聚变堆真空室及领圈焊接工艺 |
| 2.2.1 聚变堆真空室及领圈材料 |
| 2.2.2 聚变堆真空室及领圈接头焊接工艺 |
| 2.3 焊接接头检测及分析 |
| 2.3.1 相控阵超声无损检测 |
| 2.3.2 微观金相试验 |
| 2.3.3 宏观拉伸试验 |
| 2.3.4 维氏硬度试验 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 聚变堆真空室及领圈焊接接头有限元分析模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 有限元模型的建立 |
| 3.2.1 焊接接头几何模型 |
| 3.2.2 材料本构模型及性能参数确定 |
| 3.2.3 单元类型选择及网格划分 |
| 3.2.4 边界条件与载荷 |
| 3.3 有限元模型误差分析 |
| 3.3.1 有限元模拟结果与试验结果对比 |
| 3.3.2 本构模型对计算精度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 聚变堆真空室与领圈及领圈拼焊接头静态强度分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 真空室与领圈及领圈拼焊接头静态强度数值模拟 |
| 4.3 焊接接头静态强度规律分析 |
| 4.3.1 真空室与领圈的窄间隙焊接头影响因素分析 |
| 4.3.2 领圈拼焊的电子束焊接头影响因素分析 |
| 4.4 焊接接头静态强度数值分析与讨论 |
| 4.4.1 静态强度数值计算 |
| 4.4.2 静态强度数值计算精度分析 |
| 4.4.3 静态强度数值讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 聚变堆领圈拼焊电子束焊接头应力分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 领圈拼焊电子束焊接头应力数值模拟 |
| 5.3 领圈拼焊电子束焊接头应力分析 |
| 5.3.1 焊接接头应力分布规律分析 |
| 5.3.2 焊接接头应力分布影响因素分析 |
| 5.4 领圈拼焊电子束焊接头应力数值分析与讨论 |
| 5.4.1 焊接接头应力数值分析 |
| 5.4.2 焊接接头应力数值计算精度分析 |
| 5.4.3 焊接接头应力数值讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（10）考虑电子束焊接头微观组织特性的疲劳裂纹萌生数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 注释表 |
| 缩略词 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外疲劳裂纹萌生机理研究 |
| 1.3 疲劳裂纹萌生数值模拟研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 TC4-DT电子束焊接头微观组织模拟 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料微观组织模拟常用方法 |
| 2.3 TC4-DT电子束焊接头微观组织特征 |
| 2.4 TC4-DT母材区等轴晶组织模拟 |
| 2.4.1 基于泰森多边形法的等轴晶组织模拟方法 |
| 2.4.2 等轴晶几何模型的建立 |
| 2.5 TC4-DT电子束焊接头区组织模拟 |
| 2.5.1 基于改进的泰森多边形法的组织模拟 |
| 2.5.2 接头区几何模型模拟结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 TC4-DT电子束焊接头疲劳裂纹萌生模拟 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论介绍 |
| 3.2.1 Tanaka-Mura裂纹萌生理论模型 |
| 3.2.2 裂纹萌生路径的定义 |
| 3.2.3 疲劳裂纹在晶界处的连接 |
| 3.3 基于改进的Tanaka-Mura模型的疲劳裂纹萌生模拟方法 |
| 3.4 等轴晶区裂纹萌生数值模拟 |
| 3.4.1 等轴晶区有限元模型的建立 |
| 3.4.2 等轴晶剪应力模拟结果 |
| 3.4.3 不同载荷下疲劳裂纹萌生模拟结果分析 |
| 3.4.4 不同晶粒尺寸下疲劳裂纹萌生模拟结果分析 |
| 3.5 接头区疲劳裂纹萌生模拟 |
| 3.5.1 接头区微观组织有限元模型的建立 |
| 3.5.2 接头区剪应力模拟结果 |
| 3.5.3 载荷对疲劳裂纹萌生影响研究 |
| 3.5.4 热影响区晶粒尺寸对裂纹萌生影响研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 电子束焊缺口件疲劳裂纹萌生试验及模拟方法验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 缺口试验件裂纹萌生观察试验 |
| 4.2.1 试验设备及试验材料 |
| 4.2.2 试验方法 |
| 4.2.3 热影响区疲劳裂纹萌生中断观察试验结果分析 |
| 4.2.4 焊缝区疲劳裂纹萌生中断观察试验结果分析 |
| 4.3 基于改进的Tanaka-Mura模型的疲劳裂纹萌生模拟方法验证 |
| 4.3.1 模型的前处理 |
| 4.3.2 计算结果及应力分析 |
| 4.3.3 模拟结果与试验对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表学术成果及学术论文 |
四、钛合金电子束焊接应力分析的有限元模型（论文参考文献）
- [1]Ti2AlNb电子束焊接温度场和应力场研究[D]. 邢博. 西安石油大学, 2021(10)
- [2]深潜器耐压球壳焊接残余应力消除数值模拟研究[D]. 范庆辰. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]添加Cu中间层的TA0/Q235异种金属连接机理研究[D]. 边婧如. 陕西理工大学, 2020(12)
- [4]深海载人潜水器耐压球壳赤道焊缝残余应力研究[D]. 孙凯祥. 江苏科技大学, 2020(03)
- [5]基于残余应力分析的TC4钛合金焊接接头表面强化工艺研究[D]. 陈龙. 郑州航空工业管理学院, 2020(07)
- [6]钛合金焊接细长梁制造过程的变形分析与控制研究[D]. 金路. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]面向航空发动机的典型焊接接头温度场模拟系统研究[D]. 仇舒凡. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [8]基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究[D]. 梁吕捷. 华中科技大学, 2019(03)
- [9]未来聚变堆真空室及领圈焊接接头力学性能研究[D]. 万志康. 合肥工业大学, 2019(01)
- [10]考虑电子束焊接头微观组织特性的疲劳裂纹萌生数值模拟[D]. 左永基. 南京航空航天大学, 2019(02)