1。4  国内外研究情形 4

1。4。1  复合焊工艺研究 4

1。4。2  复合焊机理研究 5

1。5  本文主要内容 6

第二章 试验方法与设备 7

2。1  试验设备 7

2。2  试验所用焊接材料 7

2。3  工艺方案 8

2。4  盲孔法测残余应力的原理 8

第三章 有限元模型的建立与温度场分析 11

3。1。  焊接传热理论 11

3。2  有限元模型的建立 11

3。2。1 控制方程及边界条件 11

3。2。2  热源模型的简化 12

3。2。3  几何模型的建立 12

3。2。4  材料参数的定义 12

3。2。5  单元的选择 12

3。2。6 网格的划分 13

3。3  温度场的结果分析 14

第四章 应力场特征分析 17

4。1  应力场的基本方程 17

4。2  应力场结果分析 19

4。2。1  残余应力分布云图 19

4。2。2  残余应力曲线分布 22

结论 29

致谢 30

参考文献 31

第一章 绪论

1。1 选题意义

铝合金作为一种轻质材料，具有其密度低，强度高，热电导率高，耐腐蚀能力高 等性能，从而焊接结构件在航空航天、汽车、机械制造、船舶等领域广泛应用。传统 的熔化极气体保护焊（GMAW)焊接工艺具有成本低、应用广、搭桥能力好等优点， 但电弧能量低，焊接热输入较大，焊后产生很大的残余应力与变形，焊缝宽而浅，焊 速低[1-2]。与 GMAW 焊相比，激光焊具有焊速快、能量密度高、焊后残余应力与变形 小、热影响区小等优点，但其搭桥能力差。而作为一种先进焊接技术激光+GMAW 复 合焊综合了两者的优点：熔深大、焊速快、搭接能力强、焊接时平稳，接头应力和变 形小[3]，弥补了各自的缺点。但复合焊工艺参数较多，难于优化，当各参数搭配不当 时，依然会出现焊接缺陷，在焊接过程中，不可避免的产生残余应力，对装配工件产 生影响。对于铝合金其热膨胀系数大，焊接工程中容易产生残余应力与变形，而对于 铝合金中厚板该问题更为严重。因此，研究铝合金中厚板激光+GMAW 复合焊残余应 力分布特征有助于推动其在复合焊中的推广及应用。

目前针对复合焊的研究主要集中在工艺方面，对其内部机理研究还相对较少，且 该机理大部分的研究，主要是集中在钢上面。由于铝合金与钢的热物理性能参数相差 很大，因此现有的研究结果很难用于铝合金复合焊。由于实验方法的限制，主要用于 有限元计算，它成为了主要的研究手段。因此本文采用数值模拟的方法对激光