一、有限域熔化问题的近似解刍议（论文文献综述）
段腾飞[1]（2021）在《嵌入弹性波纹套的高温滑动轴承参数优化设计》文中研究说明核电站中的堆腔注水冷却系统（CIS系统）是应对严重事故工况的三个非能动系统之一。堆腔注水冷却泵是核电站的重要设备,当发生严重的堆芯熔化事故时,它通过注入大量冷流体到反应堆压力容器与隔热层之间,以带走堆芯熔化所产生的热量,从而确保反应堆压力容器的完整性。本文研究和设计了核电机组堆腔注水冷却泵的高温滑动轴承（导轴承）,保证导轴承的可靠稳定性对于保护核电机组堆腔的完整性至关重要。原始设计的导轴承由陶瓷套和法兰套通过常温下过盈装配制成。由于两部件材料的线膨胀系数不同,在温度变化时两者的膨胀或收缩程度不相等,导致两部件高温过盈失效与陶瓷套低温常发生碎裂破坏的问题。本文使用有限元分析软件首先对该导轴承进行建模计算分析,研究了过盈量对其温度应力的影响,揭示了陶瓷套低温碎裂的力学机理,发现陶瓷套低温碎裂的原因是由于其最大拉应力超过了材料的抗拉强度,最大应力位置位于陶瓷套上端内侧,与工程实践陶瓷套碎裂位置一致。在结构尺寸可设计的空间内,无法通过选取合适的过盈量,来解决陶瓷套的低温碎裂与高温过盈失效的问题。针对该轴承陶瓷套的低温碎裂与高温过盈失效的问题,设计了一种波纹状弹性套,通过过盈配合将其装配在导轴承的陶瓷套与法兰套之间。利用波纹套的弹性变形以补偿轴承部件之间由温差导致的变形位移,一方面起到减小陶瓷套低温收缩应力的作用,另一方面保证轴承部件之间的过盈接触面在工作温度范围内（-40℃至160℃）始终保持接触。分析了波纹套过盈装配在导轴承后的轴承各部件温度应力,研究发现使用弹性波纹套可以有效减小陶瓷套的低温收缩应力。研究了弹性波纹套几何设计参数（壁厚、幅值、周期数）对其过盈后的径向变形的影响,给出了几何设计参数与径向位移的关系。发现为保证弹性波纹套在工作温度范围内始终与陶瓷套、法兰套保持过盈接触状态,弹性波纹套在过盈后的径向变形应很小,应首先优化波纹套周期数与幅值。分析了几何设计参数与结构应力的关系,发现为保证弹性套在工作温度范围内处于弹性变形,应尽量优化波纹套壁厚与周期数。研究了弹性波纹套在过盈装配后,几何设计参数对轴承各部件温度应力的影响,给出了满足轴承设计要求的弹性波纹套的可行几何参数设计范围。最后给出了在轴承工作条件下的弹性波纹套最佳设计参数为壁厚0.5 mm、幅值0.8 mm、周期数10,使用此参数设计的复合轴承比原始设计相比,有效减小了陶瓷套低温应力约97%,并能保证在温度范围内轴承部件始终保持过盈状态。上述结果可为解决导轴承高温过盈失效与陶瓷套低温碎裂的问题提供指导。
巩桐兆[2]（2021）在《合金凝固组织大尺度定量相场模拟与原位观察》文中指出金属材料的微观组织决定着其服役性能,而材料的最终组织状态与凝固过程密切相关。枝晶作为最常见的一种凝固微观组织,其形貌、尺寸以及溶质分布直接影响着最终铸件的质量。因此,深刻理解枝晶生长过程并采取适当的工艺加以调控,从而获得满足预期性能的铸件,是材料科学和冶金工程领域长期关注的问题。为了研究凝固微观组织演化过程,目前已发展出了一系列数值模拟方法,其中相场方法由于避免了显式地追踪形貌复杂的固-液界面而成为模拟枝晶生长的常用方法。然而受限于计算效率低的问题,目前大尺度定量相场模拟仍旧是一个极大的挑战。为提高相场模拟效率,实现凝固组织的大尺度定量相场模拟,本文构建了合金多晶凝固快速计算相场模型及高效率数值算法。同时,结合同步辐射X射线原位实时观察凝固实验,准确高效地再现了实验中合金凝固过程,并深入研究了溶质微观偏析和等轴晶生长动力学等凝固基础科学问题。主要研究内容和结论如下:（1）通过扩散界面模型的数学非线性预条件处理,将值在固相和液相为常数而在固-液界面区域非线性变化的相场变量,转换为在整个计算域内线性变化的新变量,使得定量相场模拟中的界面处网格尺寸分别增大至原始相场模型所需界面网格尺寸的2～4倍,从而极大地减少了计算量。对于多晶凝固问题,提出了一种高效率的取向界面前沿追踪法,避免了传统向量相场模型中复杂取向场控制方程的求解,使得多晶模拟效率提高了几个数量级。进一步地,在数值计算方法上,开发了二维（2D）和三维（3D）大规模并行自适应网格有限元法,用于高效率地求解相场控制方程。基于上述模型和数值计算方法,仅在普通工作站上便将2D和3D定量相场模拟的空间尺度分别扩大至厘米和毫米级别,并且可模拟的晶粒数量分别达到103和102数量级。（2）为明确枝晶生长2D和3D模拟的定量差别,基于已开发的高效率相场模型和计算方法,研究了纯扩散和强制流动作用下二元合金等轴晶的生长过程,定量比较了 2D和3D相场模拟的枝晶尖端生长动力学、形貌和溶质分布的差异。研究表明,由于溶质扩散和液相流动在3D空间具有更高的自由度,枝晶臂尖端前沿液相中富集的溶质可以更容易地扩散和跟随液体流动而被输运至其它液相区域,因此迎流侧枝晶臂尖端固-液界面液相侧溶质成分较低、浓度梯度较高、溶质边界层厚度较小,导致尖端生长速率较高而尖端半径较小。此外,3D和2D模拟中的尖端生长速率比值和尖端半径比值均不为常数,而是随过饱和度和液体入流速度在一个较大范围内变化。同时这两个比值均可以表示为生长Peclet数比值的幂函数。提高过饱和度和液体入流速度均可以减小2D和3D模拟结果的差异,但不能将其完全消除。（3）采用相场方法模拟了连续冷却条件下Al-Cu合金凝固过程,分析了晶粒细化、冷速和固相背扩散对凝固过程溶质微观偏析的影响。研究表明,对于具有置换型溶质元素合金体系的慢速凝固而言,晶粒细化、冷速和固相背扩散均不是影响微观偏析的关键因素。不同上述影响因素的模拟中,液相平均溶质成分和最大成分,以及固相分数和偏析指数,均不存在显着差异,并且处于杠杆定律和Scheil方程的预测之间。此外,根据相场模拟结果构建了一个微观偏析新模型。相较于现有的微观偏析模型,新模型可以更准确地预测凝固末期固相分数接近1时的液相溶质成分,同时保留了与杠杆定律和Scheil方程一致的简单易用性,便于植入CALPHAD软件和铸件宏观偏析模型中,用于相平衡计算、析出相预测以及宏观偏析相关的模拟计算。（4）采用相场方法结合同步辐射X射线原位实时观察实验,研究了 Al-Cu合金自临界晶核开始至碰撞生长结束全过程中的等轴晶生长动力学。研究表明,除了经典凝固理论所认识的稳态自由生长和碰撞生长之外,在凝固初期还存在着形核控制的生长阶段。该阶段的生长动力学特点:具有临界尺寸的初始晶核在形核过冷度驱动下快速生长,随后在固-液界面前沿富集的溶质影响下,生长速率达到极大值后又逐渐下降至极小值,期间开始发生球晶-枝晶转变。在经历极小值之后,晶体生长速率再次随过冷度的增加而增大,并逐渐进入通常的稳态自由生长阶段。根据形核控制生长阶段的晶体生长动力学演化特点,提出了一种精确测定合金凝固形核过冷度的动力学新方法,以此确定了 Al-Cu合金原位观察凝固实验中各个晶粒的形核过冷度,并开展了与实验样品尺寸相近的大尺度定量相场模拟。模拟结果与原位实时观察实验数据吻合很好,不仅再现了实验中观察到的等轴晶三阶段生长动力学过程,而且也验证了所提出的测定合金凝固形核过冷度新方法的可靠性。
安熠蔚[3]（2021）在《TC4钛合金增材成形件的铣削加工试验研究》文中进行了进一步梳理随着TC4钛合金航空航天零件已逐步开始向“结构轻量化”和“结构功能一体化”方向发展,选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）能够制造出传统工艺不能加工生产的复杂钛合金结构件,但SLM成形的零件精度和表面质量通常达不到使用和装配要求,仍需要铣削加工。因此,为了提高增材成形件的表面质量和铣削工艺性,本研究基于金属切削理论,进行有限元仿真和铣削试验研究,重点研究铣削参数对TC4增材成形件铣削加工性能的影响,主要研究内容如下:首先,基于金属切削变形原理对二维正交切削理论和三维斜角切削理论进行了分析研究,得出斜角切削与正交切削相互转换的关系公式,并通过三维斜角切削模型建立了切削力预测数学模型。其次,介绍了有限元分析法和Advantedge FEM有限元仿真软件,阐述了有限元技术实现准则和关键技术。利用有限元仿真软件自定义TC4增材成形件材料本构模型,成功搭建铣削仿真模型并完成仿真试验,对仿真结果残余应力演变、铣削力变化、铣削温度场变化和切屑形态变化进行了分析。再次,根据选区激光熔化增材成形技术原理和特点,结合试验设备与参考大量文献选择SLM增材成形参数制备得到TC4增材成形件。通过超景深显微镜和扫描电镜测量TC4增材成形试样表面形貌、致密度和显微硬度等材料性能,以确保成形件的合理性。设计铣削正交试验方案,以铣削力和表面粗糙度作为指标,对比分析TC4增材成形件与同元素TC4锻件铣削加工性和各铣削参数与铣削性能指标之间的变化关系。进一步采用多元回归分析,建立TC4增材成形件铣削力和表面粗糙度数学模型,并对模型的显着性进行了检验。最后,为实现TC4增材成形件铣削加工的高效化和优质化,将最小铣削力、最低表面粗糙度和最大加工效率（以最大材料去除率表征）作为目标函数,采用遗传算法的多目标优化求解方法,得到最佳的铣削参数组合是主轴转速n=2411.562r/min,进给速度为vf=136.885mm/min,背吃刀量ap=0.456mm,侧吃刀量ae=2.369mm。
杨晓迪[4]（2021）在《金属件内部应力裂缝事件的声传感阵列检测技术研究》文中认为金属3D打印应用广泛,在现代制造技术中具有举足轻重的地位。在使用SLM技术打印过程中,零件内部会形成较大的温度梯度,同时受到周围材料的约束在金属结构件中产生较大的热应力,如果当残余应力积累到材料强度无法抵抗时会产生裂纹来释放应力。裂纹缺陷严重影响到零件的力学性能、减少零件的疲劳寿命,因此实现裂纹缺陷的检测定位是具有重要意义的。声发射技术作为一种新型的动态无损检测技术,越来越多的被应用于复杂的工业检测中,但是传统的声发射定位方法不适用于复杂结构中声源的定位,所以本文将声学时间反转法引入声发射技术,并系统地开展了金属增材制造内部裂纹缺陷检测定位的技术研究。（1）通过有限元仿真研究时间反转法的时空聚焦特性,从而验证了时间反转法定位金属结构件内部裂纹缺陷的可行性。分析了阵元疏密度、载波频率、声源间距、噪声级别和底板结构对时反定位精度的影响,并实现了在增材制造各种典型结构上的仿真定位。（2）提出了一种具有良好抗同向干扰性的增强方法,可以有效地抑制旁瓣,减小主瓣宽度,提高定位精度,辅助定位点的判别。（3）提出了智能底板系统的设计思路,并完成了专用于金属3D打印的智能底板设备的研发。底板内嵌声传感器阵列,可以实时捕获3D打印过程中在制件内产生的声信号。（4）基于底板系统开展了模拟声发射的定位实验。在二维定位实验中研究分析了时反信号频段、时段和点源位置对定位的影响;在三维定位实验中实现了AL6061和TC4试样上的声源定位。最后,开展了裂纹缺陷的线检测实验,通过对激光熔覆过程中获取信号去噪增强后成功检出了铝合金试样上20微米左右的人造裂纹缺陷。通过本文建立的智能底板,利用时间反转方法实现了3D打印过程中声发射信号定位的方法和实验验证,为金属3D打印的在线质量监测提供了一种有效途径,且该智能底板还被验证具有表面裂纹缺陷的在线检测能力。
冯春瑞[5]（2021）在《焊缝裂纹漏磁检测的空间分辨率影响研究》文中指出铁磁性材料广泛应用于各类工业设备中,漏磁检测是检测铁磁性材料的主要方式之一。漏磁检测的精度和数据量与空间分辨率正相关,但对于特定的检测对象,其所需的空间分辨率存在上限,超出需要的空间分辨率只增加数据量而几乎不增加检测精度。最合理的空间分辨率应恰好满足检测精度需要,达成精度与数据量的平衡。而目前的漏磁检测空间分辨率越来越高,在某些情况下已非必要。因此,有必要对漏磁检测空间分辨率的影响进行研究,得出合理的空间分辨率。焊缝裂纹是漏磁检测中对空间分辨率需求较高的常见缺陷,满足焊缝裂纹的检测需求能保证大部分缺陷的检测需求。现有的漏磁检测研究缺少对焊缝裂纹的系统性分析,通常把焊缝裂纹简化为普通裂纹处理,误差较大。本文详细分析了焊缝裂纹的漏磁场特性,建立了有别于普通裂纹的焊缝裂纹漏磁场仿真模型,并基于仿真模型提出了焊缝裂纹漏磁检测所需空间分辨率的分析方法。经实验验证,分析所得空间分辨率检测能完整采集漏磁场信息,有较好的抗噪声能力。分析结果能为漏磁检测空间分辨率的设置提供参考,避免不必要的数据处理成本。本文主要研究内容如下:1)建立了有别于普通裂纹的更精确焊缝裂纹漏磁场模型。从基本物理原理出发,探讨了焊缝裂纹生成漏磁场的机制,指出焊缝裂纹与普通裂纹的差异,总结了焊缝裂纹对漏磁检测信号的主要影响因素,分别建立了焊缝裂纹的磁偶极子模型和有限元模型。基于仿真模型,详细分析了裂纹、余高、磁导率分布等焊缝裂纹参数对漏磁检测信号的影响,为焊缝裂纹空间分辨率需求分析提供了理论基础。2)提供了一种漏磁检测所需空间分辨率的分析方法。根据焊缝裂纹漏磁检测信号与其所需空间分辨率的关系,以检测信号的最大带宽决定其所需的空间分辨率。分析了漏磁检测信号的特点,选择了适合漏磁检测信号的带宽选取方式。使用模型仿真分别分析了焊缝裂纹各主要参数对信号带宽的影响。结合仿真结果和实际工程背景,得出了具有最大带宽的焊缝裂纹漏磁检测信号,再以此得到了焊缝裂纹所需的空间分辨率。3)分别设计了漏磁检测实验和磁光成像检测实验验证模型仿真,分析了上述所得空间分辨率的抗噪声能力,并以磁光成像检测实验验证降低分辨率后的漏磁检测效果。
刘宁宁[6]（2020）在《不锈钢车体侧墙型材结构设计及其组焊方法研究》文中提出不锈钢车体作为当今主流的一种轨道交通车辆类型,由于其结构主体主要采用了不锈钢材料,其抗腐蚀性能极为优越,由于车体外表面不需要采取涂装等其他工艺措施,在环保、节能等方面也具有较大优点。目前,不锈钢车体生产制造主要是以模块化的方式,首先分别制造出各个结构模块,然后再进行整体组焊。其中,侧墙模块作为不锈钢车体的四大组成模块之一,具有结构多,而且幅长大等特点。目前,侧墙模块一般是先预制各个型材结构,再将其组装拼焊而成,不仅工艺复杂、而且生产效率低,焊接质量得不到保证。随着市场竞争的加剧以及焊接技术的不断发展,激光焊接开始出现在不锈钢车体的焊接当中。因此本文主要是针对不锈钢车体侧墙模块激光焊工艺的实际需求,对预制侧墙型材结构进行了设计,并研究其激光焊接工艺。本文设计的不锈钢车体侧墙型材结构由外板、内板和波纹板组成,通过激光搭接焊接方式连接起来。波纹板结构是设计优化的重点,波纹板尺寸包括角度、波峰宽度、高度等尺寸。本文采用控制变量的方法,以基准波纹板为尺寸基础,利用仿真软件HyperMesh求解弯曲刚度、扭转刚度,对波纹板进行优化,最终得到了弯曲刚度和扭转刚度大幅增加的优化波纹板,利用仿真方法确定波纹板在不锈钢模块中的间距,并设计了模块之间的拼接方式。针对焊接工艺的开发需求,本文利用专用焊接软件Simufact.Welding对整个不锈钢型材模块进行激光焊接的数值模拟,研究结果表明,焊后模型的最大等效应力和变形差距不大,这主要是由于采用热循环表（热量同时施加在焊缝上）和设置工装的原因使其焊接变形得到控制,同时本文也分析了中间波纹板处熔透搭接接头和部分熔透焊接接头中间焊缝横截面处的残余应力和变形,并对造成该结果的工艺条件进行了分析研究及优化设计。通过上述的研究,本文对不锈钢侧墙预制型材的结构设计、焊接工艺等方面提供了数据参考,具有一定的理论指导意义和使用价值。
刘石柏[7]（2020）在《选区激光熔化过程的无网格法数值模拟及试验研究》文中研究指明选区激光熔化（Selective Laser Melting,SLM）是一种增材制造工艺,相比与传统的制造技术,它具有无模具、污染少、成形精度高、易于实现自动化等优点,可以制造出具有一定强度且形状复杂的零件,因此,选区激光熔化工艺具有广泛的应用前景。然而,选区激光熔化是一个高温、非线性的物理及化学冶金过程,除了受到多种因素影响外,还涉及到流固耦合、激光能量的吸收及热传导等诸多复杂的物理场现象,并且难以采用基于网格的方法来实现对选区激光熔化过程及其熔池形貌和熔化带等方面的数值模拟和分析。本文针对这些问题,研究应用光滑粒子流体动力学（SPH）无网格法对选区激光熔化过程的数值模拟和分析,并且进行试验以验证数值模拟结果和探索成形工艺规律。1)系统分析了SPH方法的基本原理和求解过程,建立了选区激光熔化的SPH数值模型。在建模过程中,考虑了对流源项和热焓源项等因素对熔池系统的影响,推导并建立选区激光熔化过程的SPH控制方程。同时为了防止不同界面的相互作用粒子发生渗透而导致紊乱,从而在对各个粒子位置进行更新时引入了XSPH修正方案。此外,为防止液相粒子穿越固液边界而导致计算错误,对靠近固液边界附近的液相粒子采用排斥力模型,并以链表搜索法为基础,提出了一种局部粒子链表搜索法,从而提高了计算效率。2)建立了选区激光熔化的SPH表面张力数值模型。该数值模型考虑了作用于流体表面法向部分的毛细力和作用于流体表面切向部分的Marangoni力,且它们都与温度有关。研究发现采用SPH方法不仅能对热传导问题进行模拟,而且还可以用来模拟流体的运动及其变形,从而为选区激光熔化成形过程的SPH方法数值模拟奠定基础。3)研究和分析了在选区激光熔化过程中,表面张力对熔池形貌演变的影响。在模拟过程中,首先考虑了温度对粉末材料的密度、热传导率和粘度系数等参数的影响建立了粉末材料模型,然后采用FORTRAN语言独立编写了二维选区激光熔化过程的模拟程序,研究和分析了在不同激光工艺参数下,熔池纵向表面形貌的演变趋势,得到了在表面张力的影响下,熔池形貌沿着纵向凝固轨迹呈现一系列曲线分布,同时其形貌看起来像波浪状,并且通过相应的熔化试验对模拟结果进行了验证,发现采用SPH方法获得的模拟结果与试验结果基本吻合,证明了SPH计算模型的有效性。此外,随着激光功率的增加或扫描速度的降低,熔池纵向表面形貌均呈增加的趋势。4)采用SPH方法三维数值模拟和研究选区激光熔化温度分布和单道熔化带的演变过程。在模拟过程中,首先根据SPH方法建立了SLM过程的三维瞬态数值模型,然后基于304L不锈钢粉末系统,采用SPH方法模拟和分析了在不同工艺参数下,熔池温度和单道熔化带的分布情况。结果发现,随着金属粉末的不断熔化,在表面张力的作用下,单道熔化带的形状将从初始平面分布逐渐演变为半圆柱形分布,而且还发现在未熔化的金属粉末层和基体材料之间,将会观察到不连续的温度分布。并且随着金属粉末颗粒空隙率和激光功率的增加,熔池的温度分布和单道熔化带的变形将会增加,但它们随着金属粉末层厚度和扫描速度的增大而降低。最后,采用了相同的工艺参数对单道熔化带变形分布和熔池尺寸进行了试验,发现试验结果与仿真结果基本吻合。这表明采用SPH法实现了对单道选区激光熔化过程的数值模拟。5)试验研究金属构件选区激光熔化成形工艺。在工艺试验过程中,首先从单道、单层等选区激光熔化成形入手,研究和分析了不同工艺参数对304L不锈钢金属粉末选区激光熔化成形质量的影响。然后在单层熔化成形的基础上,对实体方块成形进行了工艺试验,发现在其他工艺参数保持不变的情况下,当激光功率为250W,扫描速度为15cm/s,粉末层厚为60μm和搭接率为60%,采用S形扫描策略时,获得的成形方块质量较好。最后,根据该工艺参数,以304L不锈钢粉末为材料,采用选区激光熔化设备分别实现了花形和网孔结构等薄壁零件的成形。
李曦[8]（2020）在《3D打印钛合金薄壁件加工余量设计与变形预测研究》文中指出钛合金薄壁件被广泛应用于航空航天领域,此类零件往往结构复杂,传统制造过程材料去除率大、加工效率低、成本高。激光选区熔化（SLM）作为一种节约材料的新兴制造技术,为钛合金薄壁件的高质量毛坯制造提供了新的技术途径,但SLM成型尺寸精度与表面质量无法直接满足要求,需要进行二次加工。本文针对SLM成型钛合金薄壁件毛坯二次加工,从加工变形,尺寸余量的确定等方面进行研究,为此类SLM成型钛合金复杂薄壁结构件的高精度集成制造提供一定的理论依据和共性技术支持,具体研究内容如下:（1）基于ANSYS探索SLM成型钛合金薄壁件加工变形仿真关键技术,研究不同余量尺寸大小及其分布策略对加工弹性变形的影响规律,为余量分配策略的优化奠定了基础。（2）以最优的加工余量分配为目标,建立了基于Rayleigh-Ritz能量解法的薄壁件铣削加工变形预测数学模型,在该数学模型基础上提出了离散化的余量体积单元设计思路并完成平板工件的非均匀余量设计,通过不同余量分配策略工件的对比试验,验证所提非均匀余量分配策略的可行性,本文方法所得工件表面加工误差一致性最好,误差分布极差为传统均匀余量策略的23.6%;同时在工件加工变形最大的悬臂端平均加工误差仅为其他3种余量设计策略的37.41%、54.98%与74.85%。（3）完成钛合金薄壁件SLM成型试验,研究了不同余量分配策略对薄壁件毛坯成型精度的影响;研究了不同余量分配策略SLM成型钛合金薄壁件毛坯与普通钛合金薄壁件毛坯加工前后残余应力分布差异;从残余应力角度出发,研究了SLM成型钛合金薄壁件加工塑性变形问题,并通过对称铣削优化其加工工艺,优化后最大加工变形量减小了84.8%。（4）以SLM成型钛合金悬臂叶片为应用对象,基于本文所提非均匀余量设计策略完成其余量设计与五轴联动加工情况下薄壁件加工变形的仿真预测,并通过五轴加工试验验证本文所提出非均匀余量分配策略对SLM成型钛合金复杂曲面薄壁件加工变形控制的有效性,本文所提非均匀余量分配策略其叶盆叶背最大加工误差为988)与1048),优化效果均超过50%。
孙振邦[9]（2020）在《7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接数值模拟及试验研究》文中研究说明变极性等离子弧（Variable polarity plasma arc,VPPA）-MIG复合焊接是针对厚板铝合金材料的一种优质、高效、深熔的焊接技术,该工艺结合了VPPA焊接的高能量密度、强穿透能力以及清理氧化膜作用和MIG焊接的高效率以及易于填充金属的双重优点,同时又弥补了MIG焊接熔深浅、VPPA仅能立焊成形等不足,具有广阔的工业应用前景。目前,对该复合焊接的研究主要集中在工艺方面,而对其物理现象数值模拟的研究未见报道。并且,复合焊接参数多,物理过程复杂,仅通过试验指导焊接工艺不利于推广和应用。本文利用数值模拟技术,通过开发合适的有限元计算模型,进行了铝合金VPPA-MIG复合焊接温度场和应力场的分析。这将有助于复合焊接工艺机理研究以及焊接参数和焊接结构的优化,具有重要的研究意义和应用价值。本研究以中厚板7A52铝合金为研究对象,采用激光导热仪（LAF）和差示扫描量热仪（DSC）测量并分析了7A52铝合金材料的热物理性能,建立了考虑7A52铝合金相变的材料热物理性能参数数据库。针对铝合金VPPA-MIG复合焊接开发了适用的组合式体积热源模型。根据VPPA在不同极性阶段的热源特性,开发了一种变极性热源模型,通过不同功率和不同热源分布参数的两个曲线旋转体热源模型的周期性分时加载来描述VPPA热输入形式。根据MIG焊接焊缝形状特点和传热特性,针对MIG焊接热源开发了考虑熔滴热能和动能的组合体积热源模型。采用高速摄像分析了VPPA-MIG复合焊接热源特性,并在集成以上VPPA和MIG热源模型的基础上,进一步优化了复合焊接热源模型,实现了在不同极性阶段热源间距和MIG热流密度的变化。利用建立的材料热物理性能参数数据库和VPPA-MIG复合热源模型,计算了不同厚度、不同工艺条件的7A52铝合金复合焊接温度场,计算结果（焊缝截面、熔池形貌以及热循环曲线）与试验结果吻合良好。通过计算结果与试验结果对比发现,随着VPPA功率的增大,MIG功率的减小,复合焊接熔深逐渐增加,穿透能力逐渐增强。VPPA-MIG复合焊接熔宽小于MIG焊接熔宽。复合焊接熔宽主要是由MIG所决定的,而VPPA是决定穿透深度的主要因素。通过合理的调整VPPA与MIG的功率比例,优化了不同厚度的7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接工艺,获得了良好的焊缝成形。通过高温拉伸试验确定了不同温度下原始态和软化后7A52铝合金的力学性能,由此建立了铝合金各相的力学性能参数数据库,基于经典LSW理论开发了铝合金材料软化模型,实现了复合焊接中铝合金软化过程的计算,考虑了铝合金焊接接头软化行为对焊接应力的影响。分别运用材料软化模型和传统材料模型对11 mm 7A52铝合金复合焊接应力场进行了计算。计算结果表明,在临近焊缝热影响区,采用材料软化模型计算的残余应力水平较传统材料模型出现不同程度的下降。而在热影响区以外二者的残余应力水平相当。采用X射线衍射法测量了残余应力,与计算结果对比分析发现,运用材料软化模型的计算结果与测量结果吻合的更好,采用开发的材料软化模型提高了复合焊接应力场的计算准确性。模拟分析了7A52铝合金复合焊接在不同填充金属时焊缝残余应力的差异。结果表明,低强匹配较等强匹配的焊缝最大纵向残余拉应力降低了122.1 MPa,最大横向残余应力减小15 MPa。填充5系铝合金有效的降低了焊缝中的应力,减小了裂纹的扩展驱动力,进而可以降低焊缝产生裂纹的倾向。对比研究了不同工艺条件下的残余应力分布情况。研究发现,VPPA-MIG复合焊比传统双层MIG焊的最大纵向残余应力大25.5 MPa,而最大横向残余应力小11.6 MPa。复合焊的拉应力区域比MIG焊减小26.97 mm。在保证良好焊缝成形时,随着VPPA功率的增加,MIG功率的减小,复合焊纵向和横向残余应力及其拉应力区域面积均呈减小趋势。在最佳复合焊接工艺下,纵向残余拉应力峰值为276.8 MPa,横向残余拉应力峰值为32.9 MPa。
何秀义[10]（2020）在《管内封装相变蓄热单元设计及电蓄热装置模拟研究》文中研究说明电能作为一种清洁能源,在解决环境污染以及能源梯级利用等方面表现出独特优势。对于传统电采暖方式存在的高能低用的问题,相变蓄热技术很好的弥补了这一缺陷。在国家政策的有力引导下,深入研究相变储能技术,将电采暖与相变储能技术有机结合,开发应用相变蓄热电采暖技术及产品,不仅能够满足供暖需求,而且也能对电网负荷起到“削峰填谷”的作用,缓解电网压力。相变蓄热式电采暖在电力调峰和供暖方面表现出的独特优势,使其逐渐成为研究热点之一。本课题以Ba（OH）2·8H2O为相变蓄热材料,构建了一种基于管内封装相变材料的蓄热单元,可以与建筑围护结构结合,敷设与墙上,既适用于既有建筑的供暖改造,也顺应新建建筑、特别是装配式建筑的发展局势;也可用于蓄热器内部,集成生产相变蓄热电采暖装置。首先,搭建了相变蓄热单元的实验测试平台,对蓄热单元的蓄放热性能进行了实验测试。实验结果表明,整个蓄热过程用时900s,蓄热过程开始150s后,蓄热单元内相变材料的温度达到相变温度（351K）,此后的450s内蓄热单元持续吸热,但是温度基本保持不变,是蓄热单元的相变潜热蓄热阶段,占整个蓄热过程用时的50%;相较于蓄热过程,在放热过程阶段,材料开始凝固的温度要略低于351K,整个过程持续约2000s。其次,基于相变传热理论,利用焓法建立了蓄热单元的物理模型,通过CFD软件对材料的蓄放热过程进行数值计算,并将模拟结果与实验数据进行对比,验证了所建立采用模型的准确性。在此基础上,模拟分析了蓄热单元内不同位置相变材料在蓄放热过程中的温度的变化规律,并进一步分析蓄热单元蓄放热特性的影响因素。模拟结果表明,蓄热单元在轴向和径向上各点的温度变化趋势基本相同;在填充率和管径一定时,对比考虑自然对流与忽略自然对流两种工况,在前200s内,材料处于固相区,两曲线基本重合,自然对流的影响甚小;考虑自然对流时,蓄热时间明显缩短,为1500s,而忽略自然对流的工况在1500s时仍处于潜热蓄热阶段,与实验结果相悖,因此自然对流的影响不可忽视;相变材料的填充率以及蓄热单元的管径都与单个蓄热单元的蓄热能力密切相关,当蓄热单元管径一定,填充率分别为70%、80%、90%时,材料区域平均温度达到相变温度分别用时180s、205s、220s,潜热蓄热过程持续时间分别为450s、650s、770s,可以看出,随着填充率的增加,蓄热单元的蓄热时间明显延长;当材料填充率一定,蓄热单元管径分别为20mm、30mm、40mm时,材料区域平均温度达到相变温度分别用时180s、270s、440s,蓄热过程持续时间分别为900s、1450s、2300s,可以看出,随着管径的增大,蓄热单元的蓄热时间明显延长。因此,在蓄热单元的长度确定以后,填充率越大,管径越大,蓄热单元蓄热量越大,但是蓄热时间也会明显延长,需要综合考虑。最后,结合电采暖方式,将管内封装相变蓄热单元应用到蓄热装置中,形成电相变蓄热装置,并对该装置进行了蓄热能力的设计计算及结构的初步设计。并对电相变蓄热装置建立了三维物理模型,模拟分析其整体蓄放热特性。模拟结果显示,从温度场分布来看,靠近电加热元件的位置的蓄热单元温度率先升高,内填相变材料熔化吸热,由于温差的存在,空气在管壁间形成较强的自然对流,从而使得外围的蓄热单元也逐渐吸热升温,随着相变材料液相占比越来越大,蓄热装置内的温度场将逐渐均匀,待整个蓄热过程完成以后,蓄热装置内的温度热源壁面温度接近,达到动态平衡;装置的蓄热过程持续约30000s,其中潜热蓄热过程约12000s,占整个蓄热过程的40%。放热过程中,相较于中间部分的蓄热单元,靠近装置外壁面的蓄热单元降温速率较快,这是因为外围的蓄热单元与环境的温差大,随着放热过程的推进,相变材料逐渐放热凝固,蓄热装置内的温度趋于均匀,最终与环境达到热平衡,放热过程持续约20000s,其中潜热放热阶段占比60%。本文的研究揭示了相变蓄热单元的蓄放热特性及其影响因素,在此基础上,将该蓄热单元应用到电蓄热装置中,并模拟分析了电相变蓄热装置的整体蓄放热特性。研究成果可为相变蓄热电采暖的应用提供理论依据和参考。
二、有限域熔化问题的近似解刍议（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、有限域熔化问题的近似解刍议（论文提纲范文）
（1）嵌入弹性波纹套的高温滑动轴承参数优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 过盈装配 |
| 1.2.2 轴承热分析法的研究 |
| 1.2.3 降低温度应力的方法 |
| 1.3 研究内容及方法 |
| 2 导轴承温度应力分析 |
| 2.1 导轴承温度应力分析的本构模型及分析方法 |
| 2.1.1 导轴承温度应力分析的本构模型 |
| 2.1.2 温度应力分析基本方程 |
| 2.2 导轴承的有限元模型 |
| 2.2.1 模型建立 |
| 2.2.2 网格划分 |
| 2.2.3 材料属性 |
| 2.2.4 温度载荷 |
| 2.3 导轴承温度应力有限元计算分析 |
| 2.3.1 强度评价准则 |
| 2.3.2 导轴承不同过盈量的温度应力分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 弹性波纹套过盈装配的计算分析 |
| 3.1 弹性波纹套的设计要求 |
| 3.2 弹性波纹套过盈装配的有限元计算分析 |
| 3.2.1 模型建立 |
| 3.2.2 边界条件 |
| 3.2.3 网格划分 |
| 3.2.4 结果分析 |
| 3.3 弹性波纹套内侧与外侧过盈的计算分析 |
| 3.3.1 弹性波纹套内侧过盈的近似解 |
| 3.3.2 弹性波纹套内侧过盈的近似解与有限元计算结果对比 |
| 3.3.3 弹性波纹套外侧过盈的有限元计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 弹性波纹套设计参数的影响及参数确定 |
| 4.1 设计参数对装配部件的温度应力影响 |
| 4.1.1 波纹套壁厚及幅值对装配部件的温度应力影响 |
| 4.1.2 波纹套周期数对装配部件的温度应力影响 |
| 4.2 设计参数对弹性波纹套承载力的影响 |
| 4.3 弹性波纹套的最佳几何参数 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（2）合金凝固组织大尺度定量相场模拟与原位观察（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 枝晶生长实验观察 |
| 1.3 枝晶生长解析理论 |
| 1.3.1 枝晶生长中的热溶质传输 |
| 1.3.2 稳态枝晶生长理论 |
| 1.4 枝晶生长数值模拟 |
| 1.4.1 相场法理论基础 |
| 1.4.2 枝晶生长相场模拟 |
| 1.5 本文研究的目的、意义和主要内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第2章 大尺度多晶定量相场模拟快速计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 大尺度多晶相场模拟快速计算模型及数值计算方法 |
| 2.2.1 相场模型的数学非线性预条件处理 |
| 2.2.2 多晶凝固过程中的晶界能与晶粒取向计算 |
| 2.2.3 数值计算方法 |
| 2.2.4 数值模拟测试 |
| 2.3 Al-Cu合金多晶凝固大尺度定量相场模拟 |
| 2.3.1 模型描述及数值计算 |
| 2.3.2 模拟结果分析与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 2D和3D相场模拟定量对比 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 模型描述及数值计算方法 |
| 3.2.1 耦合液体流动的二元合金凝固定量相场模型 |
| 3.2.2 界面层宽度W_0的收敛性测试 |
| 3.2.3 数值计算方法 |
| 3.3 模拟结果分析与讨论 |
| 3.3.1 模拟结果后处理 |
| 3.3.2 模拟结果与经典晶体生长理论对比 |
| 3.3.3 等轴晶形貌和液体流动 |
| 3.3.4 溶质成分 |
| 3.3.5 尖端生长速率和半径 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 二元合金凝固过程微观偏析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型描述及数值计算方法 |
| 4.3 二元合金凝固过程微观偏析动力学 |
| 4.3.1 晶粒细化对微观偏析的影响 |
| 4.3.2 冷速对微观偏析的影响 |
| 4.3.3 固相背扩散对微观偏析的影响 |
| 4.4 二元合金凝固微观偏析新模型 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 等轴晶生长动力学及形核过冷度确定新方法 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 模型描述及数值计算方法 |
| 5.3 合金等轴晶生长动力学 |
| 5.3.1 Al-Cu合金等轴晶生长3D定量相场模拟 |
| 5.3.2 形核控制生长阶段的原位观察验证 |
| 5.4 合金凝固形核过冷度确定方法 |
| 5.4.1 形核控制生长阶段特征值与形核过冷度的关系 |
| 5.4.2 Al-Cu合金凝固大尺度定量相场模拟 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
| 作者简介 |
（3）TC4钛合金增材成形件的铣削加工试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 选区激光熔化技术研究现状 |
| 1.2.2 SLM成形件切削加工研究现状 |
| 1.3 课题概述 |
| 1.3.1 课题的主要研究内容 |
| 1.3.2 课题的技术路线 |
| 第2章 金属切削过程和切削理论模型 |
| 2.1 金属切削过程的描述 |
| 2.1.1 切削时的三个变形区 |
| 2.1.2 切屑的形态 |
| 2.2 金属切削理论 |
| 2.2.1 Oxley切削模型 |
| 2.2.2 正交切削理论 |
| 2.2.3 斜角切削理论 |
| 2.2.4 正交切削与斜角切削的转换关系 |
| 2.3 切削力学模型理论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 TC4增材成形件铣削有限元仿真研究 |
| 3.1 有限元分析法及Advant Edge FEM软件介绍 |
| 3.1.1 有限元分析法概述 |
| 3.1.2 Advant Edge FEM软件介绍 |
| 3.2 有限元仿真的关键技术 |
| 3.2.1 材料的本构模型 |
| 3.2.2 摩擦模型 |
| 3.2.3 刀具磨损模型 |
| 3.2.4 切屑分离准则 |
| 3.2.5 网格划分技术 |
| 3.3 TC4 增材成形件铣削有限元仿真 |
| 3.3.1 铣削仿真模型的建立 |
| 3.3.2 仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 TC4 增材成形件的制备与铣削试验 |
| 4.1 TC4 钛合金增材成形件的制备 |
| 4.1.1 试验材料与设备 |
| 4.1.2 选区熔化试验设计 |
| 4.2 TC4 增材成形件的特征分析 |
| 4.2.1 表面形貌分析 |
| 4.2.2 显微硬度分析 |
| 4.3 TC4 增材成形件的铣削试验 |
| 4.3.1 试验材料与设备 |
| 4.3.2 铣削试验方案设计 |
| 4.4 铣削力试验结果分析 |
| 4.4.1 极差分析 |
| 4.4.2 回归分析 |
| 4.4.3 模型拟合度检验 |
| 4.5 表面粗糙度试验结果分析 |
| 4.5.1 极差分析 |
| 4.5.2 回归分析 |
| 4.6 表面纹理和切削形态分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 TC4 增材成形件铣削参数优化 |
| 5.1 参数优化理论 |
| 5.1.1 遗传算法理论概述 |
| 5.1.2 多目标优化 |
| 5.2 铣削参数优化 |
| 5.2.1 优化变量 |
| 5.2.2 目标函数 |
| 5.2.3 约束条件 |
| 5.2.4 多目标优化模型求解 |
| 5.3 优化结果分析与验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）金属件内部应力裂缝事件的声传感阵列检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.1.1 增材制造无损检测的意义 |
| 1.1.2 裂纹缺陷成因及其对制件的影响 |
| 1.2 增材制造无损检测方法 |
| 1.2.1 离线检测 |
| 1.2.2 在线检测 |
| 1.3 声发射技术研究概况 |
| 1.3.1 声发射信号处理技术 |
| 1.3.2 声发射源定位技术 |
| 1.4 主要研究内容及章节安排 |
| 第二章 基本原理 |
| 2.1 时间反转声学基本理论 |
| 2.1.1 基本理论 |
| 2.1.2 时间反转法的时空聚焦原理 |
| 2.1.3 时间反转增强算法研究 |
| 2.2 信号处理技术 |
| 2.2.1 相关检测理论 |
| 2.2.2 谱减法 |
| 2.2.3 小波变换 |
| 2.3 压电效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 时间反转定位法的有限元仿真 |
| 3.1 有限元分析 |
| 3.1.1 有限元法 |
| 3.1.2 COMSOL有限元仿真软件 |
| 3.2 常规时间反转法定位仿真 |
| 3.2.1 模型构建 |
| 3.2.2 仿真定位 |
| 3.2.3 结果分析 |
| 3.3 时间反转法增强方法 |
| 3.4 时反定位影响因素研究 |
| 3.4.1 阵元疏密度对时反定位的影响 |
| 3.4.2 载波频率对时反定位的影响 |
| 3.4.3 噪声级别对时反定位的影响 |
| 3.4.4 声源间距对时反定位的影响 |
| 3.4.5 底板结构对时反定位的影响 |
| 3.5 仿真定位误差 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 裂纹缺陷检测定位技术研究 |
| 4.1 智能底板系统 |
| 4.1.1 硬件设备 |
| 4.1.2 软件系统 |
| 4.2 时间反转法定位实验 |
| 4.2.1 声速测量 |
| 4.2.2 二维定位实验及结果分析 |
| 4.2.3 三维定位实验及结果分析 |
| 4.3 共享振镜的裂纹缺陷在线检测实验 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（5）焊缝裂纹漏磁检测的空间分辨率影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 漏磁检测发展历程与研究现状 |
| 1.2.1 漏磁检测技术简述 |
| 1.2.2 漏磁检测的空间分辨率 |
| 1.3 漏磁检测的缺陷类型 |
| 1.4 本文的主要贡献与结构安排 |
| 第二章 焊缝裂纹漏磁场模型构建 |
| 2.1 漏磁场产生原理 |
| 2.1.1 磁感线折射解释 |
| 2.1.2 磁阻解释 |
| 2.2 焊缝裂纹漏磁场影响因素分析 |
| 2.2.1 焊缝结构 |
| 2.2.2 焊缝裂纹漏磁检测信号影响因素 |
| 2.3 焊缝裂纹漏磁场模型仿真方法 |
| 2.3.1 磁偶极子模型 |
| 2.3.2 有限元模型 |
| 2.3.3 两种模型对比分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 漏磁检测所需空间分辨率的分析方法 |
| 3.1 漏磁检测信号带宽分析方法 |
| 3.1.1 信号带宽与空间分辨率 |
| 3.1.2 信号带宽选取标准 |
| 3.1.3 信噪比数值标准 |
| 3.2 漏磁检测信号带宽影响因素仿真分析 |
| 3.2.1 仿真方案与参数范围 |
| 3.2.2 裂纹参数对信号带宽影响 |
| 3.2.3 余高对信号带宽的影响 |
| 3.2.4 磁导率分布对信号带宽的影响 |
| 3.2.5 检测提离对信号带宽的影响 |
| 3.3 漏磁检测所需空间分辨率 |
| 3.3.1 漏磁检测最大带宽信号所需空间分辨率 |
| 3.3.2 磁光成像检测最大带宽信号所需空间分辨率 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 实验验证与高分辨率漏磁检测应用 |
| 4.1 实验平台设计 |
| 4.1.1 漏磁检测实验设计 |
| 4.1.2 磁光成像实验设计 |
| 4.2 仿真模型验证 |
| 4.2.1 漏磁检测验证 |
| 4.2.2 磁光成像检测验证 |
| 4.3 抗噪能力分析 |
| 4.4 磁光成像检测降分辨率应用 |
| 4.4.1 降分辨率效果分析 |
| 4.4.2 图像序列效果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）不锈钢车体侧墙型材结构设计及其组焊方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究的背景及意义 |
| 1.2 不锈钢轨道车辆的发展现状 |
| 1.3 不锈钢车体焊接技术发展现状 |
| 1.4 有限元法及相关软件介绍 |
| 1.4.1 有限元法概述 |
| 1.4.2 有限元静力分析概述 |
| 1.4.3 仿真软件介绍 |
| 1.5 本文主要研究内容 |
| 第2章 不锈钢车体侧墙型材模块结构设计 |
| 2.1 不锈钢车体侧墙基本结构 |
| 2.2 不锈钢车体侧墙型材模块化结构 |
| 2.2.1 波纹板结构优化分析 |
| 2.2.2 波纹板刚度分析理论 |
| 2.2.3 基本波纹板仿真结果 |
| 2.2.4 波纹板结构优化 |
| 2.3 不锈钢车体侧墙型材模块组装 |
| 2.3.1 波纹板间距分析 |
| 2.3.2 不同间距的不锈钢型材模块仿真分析 |
| 2.3.3 不锈钢型材模块接口设计和焊接 |
| 2.4 不锈钢车体侧墙型材模块结构轻量化设计 |
| 2.4.1 波纹板轻量化设计 |
| 2.4.2 内板轻量化设计 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 不锈钢车体侧墙型材模块激光焊接数值模拟 |
| 3.1 焊接数值模拟 |
| 3.2 不锈钢车体侧墙型材模块激光焊接有限元模型建立 |
| 3.2.1 建立几何模型和网格划分 |
| 3.2.2 定义材料属性 |
| 3.2.3 定义温度和工装夹具 |
| 3.2.4 创建焊接轨迹和热源模型 |
| 3.2.5 设置焊枪并定义焊缝 |
| 3.3 焊接有限元仿真分析结果 |
| 3.3.1 热循环曲线 |
| 3.3.2 一道焊缝瞬态仿真模拟温度场分析结果 |
| 3.3.3 焊接有限元模拟结果——热循环法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 不锈钢车体侧墙型材模块静力分析 |
| 4.1 试验设计 |
| 4.1.1 试验材料 |
| 4.1.2 试验设备 |
| 4.1.3 试验方法 |
| 4.2 有限元分析 |
| 4.2.1 有限元模型 |
| 4.2.2 材料属性 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读硕士期间取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）选区激光熔化过程的无网格法数值模拟及试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号列表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选区激光熔化(SLM)成形概述 |
| 1.1.1 选区激光熔化(SLM)成形原理 |
| 1.1.2 选区激光熔化(SLM)成形设备的组成 |
| 1.1.3 选区激光熔化(SLM)成形的影响因素 |
| 1.1.4 选区激光熔化(SLM)成形的优点 |
| 1.1.5 选区选区激光熔化(SLM)成形的缺陷 |
| 1.2 选区激光熔化(SLM)研究现状 |
| 1.2.1 粉末颗粒的有效热传导率 |
| 1.2.2 扫描策略对成形零件的影响 |
| 1.2.3 选区激光熔化(SLM)数值模拟现状 |
| 1.3 无网格数值模拟方法 |
| 1.3.1 基于网格法的数值模拟缺陷 |
| 1.3.2 光滑粒子流体动力学(SPH)无网格法 |
| 1.4 本课题研究的目的及意义 |
| 1.5 本课题研究的方法和主要内容 |
| 第2章 光滑粒子流体动力学(SPH)方法分析及其修正 |
| 2.1 光滑粒子流体动力学(SPH)方法 |
| 2.1.1 基本原理 |
| 2.1.2 场函数的核近似 |
| 2.1.3 场函数的导数核近似 |
| 2.2 场函数及其导数的粒子离散近似法 |
| 2.2.1 场函数的粒子离散近似法 |
| 2.2.2 场函数空间导数的粒子离散近似法 |
| 2.3 其他重要的SPH公式 |
| 2.4 光滑核函数的性质及选择 |
| 2.4.1 光滑核函数的性质 |
| 2.4.2 光滑核函数的选取 |
| 2.5 SPH方法数值应用分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 选区激光熔化(SLM)的SPH数值模型 |
| 3.1 选区激光熔化的控制方程 |
| 3.1.1 连续性方程 |
| 3.1.2 动量守恒方程 |
| 3.1.3 能量守恒方程 |
| 3.2 选区激光熔化过程的SPH数值模型 |
| 3.2.1 连续性方程的SPH法粒子近似 |
| 3.2.2 动量守恒方程的SPH法粒子近似 |
| 3.2.3 能量守恒方程的SPH法粒子近似 |
| 3.2.4 粒子位置更新方程 |
| 3.3 SPH方法中的辅助方程 |
| 3.3.1 人工粘度 |
| 3.3.2 人工热量 |
| 3.3.3 人工压缩率 |
| 3.4 边界处理 |
| 3.4.1 自由表面边界处理 |
| 3.4.2 固液交界面处理 |
| 3.5 相邻粒子搜索法 |
| 3.6 数值积分法和时间步长确定准则 |
| 3.6.1 跳蛙(leapfrog(LF))数值积分法 |
| 3.6.2 时间步长确定准则 |
| 3.6.3 时间步长的确定 |
| 3.7 计算程序的编写与流程 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 选区激光熔化过程中表面张力对熔池形貌的影响 |
| 4.1 二维选区激光熔化过程的物理模型 |
| 4.2 粉末材料模型 |
| 4.3 SPH法数值方案 |
| 4.3.1 熔池表面张力的SPH数学模型 |
| 4.3.2 二维SLM过程的SPH控制方程 |
| 4.3.3 初始和边界条件 |
| 4.4 数值算例分析 |
| 4.4.1 热传导数值算例 |
| 4.4.2 流体表面张力数值算例 |
| 4.5 表面张力对选区激光熔化熔池形貌的影响分析 |
| 4.5.1 熔池形貌的形成机制 |
| 4.5.2 激光功率的影响 |
| 4.5.3 扫描速度的影响 |
| 4.5.4 熔池长度和深度分析 |
| 4.6 单道熔化带纵向表面形貌的试验验证 |
| 4.6.1 试验目的 |
| 4.6.2 试验设备 |
| 4.6.3 试验参数 |
| 4.6.4 试验方法 |
| 4.6.5 单道熔化带纵向表面形貌分析 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 选区激光熔化中的温度分布和单道熔化带的无网格法模拟分析 |
| 5.1 激光束与金属粉末层之间的相互作用 |
| 5.2 SLM过程中的体热源及其SPH控制方程 |
| 5.2.1 SLM过程中的体热源 |
| 5.2.2 三维SLM过程的SPH控制方程 |
| 5.3 链表搜索法的改进 |
| 5.4 初始和边界条件 |
| 5.5 熔池温度分布和单道熔化带演变分析 |
| 5.5.1 单道熔化带的形成与演变分析 |
| 5.5.2 扫描速度的影响 |
| 5.5.3 激光功率的影响 |
| 5.5.4 粉末颗粒空隙率和粉层厚度的影响 |
| 5.5.5 熔池尺寸分布 |
| 5.6 Marangoni力对熔池形貌的影响 |
| 5.7 单道选区激光熔化带的试验分析 |
| 5.7.1 试验目的 |
| 5.7.2 试验设备 |
| 5.7.3 试验参数 |
| 5.7.4 试验方法 |
| 5.7.5 单道选区激光熔化带的试验分析 |
| 5.7.6 误差分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 第6章 304L不锈钢粉末选区激光熔化成形工艺的试验研究 |
| 6.1 试验方案 |
| 6.1.1 试验设备 |
| 6.1.2 试验材料 |
| 6.1.3 试验方法 |
| 6.1.4 试样处理 |
| 6.1.5 试验内容 |
| 6.2 单道选区激光熔化成形 |
| 6.2.1 激光功率的影响 |
| 6.2.2 扫描速度的影响 |
| 6.3 单层选区激光熔化成形 |
| 6.3.1 金属粉末层厚对单层选区激光熔化成形的影响 |
| 6.3.2 扫描间距对单层选区熔化成形的影响 |
| 6.4 实体方块和零件成形 |
| 6.4.1 实体方块成形 |
| 6.4.2 零件成形 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录 B 攻读学位期间参与的科研项目 |
| 致谢 |
（8）3D打印钛合金薄壁件加工余量设计与变形预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景和意义 |
| 1.2 SLM激光选区熔化零件成型与加工技术研究现状 |
| 1.2.1 SLM激光选区熔化薄壁件成型研究现状 |
| 1.2.2 SLM成型钛合金切削加工研究现状 |
| 1.3 薄壁件加工变形研究现状 |
| 1.3.1 薄壁件加工变形预测研究现状 |
| 1.3.2 钛合金薄壁件加工变形控制研究现状 |
| 1.4 课题来源及主要研究内容 |
| 1.4.1 课题来源 |
| 1.4.2 论文主要研究内容 |
| 2 SLM钛合金薄壁件加工弹性变形仿真预测与分析 |
| 2.1 薄壁件铣削加工变形有限元分析理论 |
| 2.1.1 薄壁件侧铣加工弹性变形原理 |
| 2.1.2 有限元分析模型简化假设 |
| 2.1.3 ANSYS有限元分析薄壁件加工变形流程 |
| 2.2 SLM钛合金薄壁件铣削力建模 |
| 2.2.1 铣削力数据处理 |
| 2.2.2 铣削力经验模型拟合 |
| 2.3 SLM钛合金薄壁件加工弹性变形分析 |
| 2.3.1 不同均匀余量厚度对工件加工误差的影响 |
| 2.3.2 非均匀余量分配对工件加工误差的影响 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 非均匀余量分配策略研究 |
| 3.1 基于Ritz法的铣削加工变形预测 |
| 3.1.1 基于能量法的薄壁件变形预测机理 |
| 3.1.2 薄壁件铣削过程系统能量方程 |
| 3.1.3 基于工件弹性变形的动态铣削力势能变化数学模型 |
| 3.1.4 基于加工材料去除的工件形变势能数学模型 |
| 3.1.5 挠曲函数w(x,y)的选取与基于ritz法的薄壁件加工变形预测 |
| 3.2 离散化余量体积单元的设计方法 |
| 3.2.1 薄壁件余量体积单元离散化 |
| 3.2.2 余量体积单元设计 |
| 3.3 铣削验证实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 SLM成型钛合金薄壁件塑性变形研究 |
| 4.1 SLM钛合金薄壁件成型实验 |
| 4.1.1 实验设备与材料 |
| 4.1.2 实验方案 |
| 4.1.3 表面粗糙度与致密度,实际成型厚度分析 |
| 4.2 SLM钛合金薄壁件成型与加工残余应力分析 |
| 4.2.1 SLM成型钛合金薄壁件加工塑性变形缺陷 |
| 4.2.2 SLM成型与普通TC4 钛合金薄壁件精毛坯初始残余应力分析 |
| 4.2.3 SLM成型与普通TC4 钛合金薄壁件加工残余应力分析 |
| 4.2.4 SLM成型钛合金薄壁件加工塑性变形分析 |
| 4.3 SLM钛合金薄壁件铣削路径优化 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 SLM成型钛合金叶片铣削加工应用 |
| 5.1 叶片非均匀余量设计 |
| 5.1.1 叶片加工系统理论建模 |
| 5.1.2 球头铣刀铣削力模型测定 |
| 5.1.3 叶片几何边界函数确定与基体厚度函数拟合 |
| 5.1.4 叶片非均匀余量分配 |
| 5.2 SLM成型钛合金叶片加工变形仿真 |
| 5.2.1 叶片复杂曲面加工变形有限元仿真方法优化 |
| 5.2.2 叶片加工变形有限元仿真结果分析 |
| 5.3 SLM成型钛合金叶片加工试验 |
| 5.3.1 SLM成型钛合金叶片加工试验验证 |
| 5.3.2 SLM成型钛合金叶片加工缺陷 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（9）7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接数值模拟及试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 等离子-MIG复合焊接工艺研究 |
| 1.2.1 同轴式Plasma-MIG复合焊接工艺 |
| 1.2.2 旁轴式Plasma-MIG复合焊接工艺 |
| 1.3 复合热源焊接数值模拟研究进展 |
| 1.3.1 等离子弧焊接数值模拟研究 |
| 1.3.2 MIG焊接数值模拟研究 |
| 1.3.3 复合焊接数值模拟研究 |
| 1.4 焊接数值分析的相关软件 |
| 1.5 存在的不足 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第二章 焊接有限元模拟与试验方法 |
| 2.1 有限元分析方法 |
| 2.1.1 有限元分析理论 |
| 2.1.2 有限元求解方法 |
| 2.1.3 有限元分析的步骤 |
| 2.2 焊接温度场有限元分析 |
| 2.3 焊接应力场分析理论 |
| 2.3.1 屈服准则 |
| 2.3.2 流动准则 |
| 2.3.3 强化准则 |
| 2.4 SYSWELD软件及二次开发 |
| 2.4.1 SYSWELD软件介绍 |
| 2.4.2 SYSWELD软件二次开发 |
| 2.5 试验材料及设备 |
| 2.5.1 试验材料 |
| 2.5.2 焊接系统及检测分析系统 |
| 2.5.3 材料性能及组织分析 |
| 2.5.4 力学性能及残余应力检测 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 铝合金VPPA-MIG复合焊接热源模型 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 7A52铝合金的热物理性能 |
| 3.3 VPPA-MIG复合焊接热源特性 |
| 3.3.1 VPPA热源特性 |
| 3.3.2 MIG热源特性 |
| 3.3.3 VPPA-MIG复合热源特性 |
| 3.4 VPPA-MIG复合焊接热源模型的建立 |
| 3.4.1 VPPA焊接热源模型 |
| 3.4.2 MIG焊接热源模型 |
| 3.4.3 VPPA-MIG复合焊接热源模型 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 铝合金VPPA-MIG复合焊接温度场数值分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 温度场的有限元模型建立 |
| 4.2.1 控制方程 |
| 4.2.2 边界条件 |
| 4.2.3 几何模型及网格划分 |
| 4.3 温度场的计算结果 |
| 4.3.1 VPPA焊接温度场 |
| 4.3.2 MIG焊接温度场 |
| 4.3.3 VPPA-MIG复合焊接温度场 |
| 4.4 厚板铝合金VPPA-MIG复合焊接温度场特性 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 铝合金VPPA-MIG复合焊接应力场计算模型 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 7A52铝合金焊接接头软化行为 |
| 5.2.1 复合焊接接头力学性能分析 |
| 5.2.2 复合焊接接头微观组织分析 |
| 5.3 7A52铝合金的软化行为 |
| 5.4 7A52铝合金软化模型的建立 |
| 5.4.1 原始态7A52铝合金的高温力学性能 |
| 5.4.2 软化后7A52铝合金的高温力学性能 |
| 5.4.3 软化模型的建立 |
| 5.4.4 软化相的计算结果 |
| 5.5 焊接应力场有限元模型建立 |
| 5.5.1 热-弹-塑性有限元法 |
| 5.5.2 计算应力场的边界条件 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 铝合金VPPA-MIG复合焊接残余应力数值分析及测试 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 复合焊接残余应力计算结果 |
| 6.3 残余应力的测量及计算结果验证 |
| 6.3.1 X射线衍射法测量残余应力 |
| 6.3.2 复合焊接残余应力的验证 |
| 6.4 铝合金VPPA-MIG复合焊接应力场演变 |
| 6.4.1 纵向应力分布 |
| 6.4.2 横向应力分布 |
| 6.5 不同填充金属对残余应力的影响 |
| 6.6 不同工艺条件对残余应力的影响 |
| 6.7 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（10）管内封装相变蓄热单元设计及电蓄热装置模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 课题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2.1 课题的研究背景 |
| 1.2.2 研究的目的和意义 |
| 1.3 国内外研究现状及分析 |
| 1.3.1 相变蓄热材料研究现状 |
| 1.3.2 相变蓄热装置研究现状 |
| 1.3.3 相变蓄热电采暖研究现状 |
| 1.3.4 国内外研究现状分析 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 第2章 相变材料的选择及蓄热单元实验测试 |
| 2.1 相变材料的遴选 |
| 2.1.1 相变材料的分类 |
| 2.1.2 相变材料的选择原则 |
| 2.2 相变材料的封装方法 |
| 2.2.1 封装材料的选择 |
| 2.2.2 封装工艺的选择 |
| 2.3 管内封装相变蓄热单元实验平台搭建 |
| 2.3.1 实验目的 |
| 2.3.2 实验仪器和材料 |
| 2.3.3 试验台搭建及测点布置 |
| 2.3.4 实验方案与步骤 |
| 2.4 实验结果分析 |
| 2.4.1 蓄热过程实验结果分析 |
| 2.4.2 放热过程实验结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 相变蓄热单元传热模型的建立及求解 |
| 3.1 相变传问题的特点及数值求解方法 |
| 3.1.1 相变传热问题的特点 |
| 3.1.2 相变传热问题数值求解方法 |
| 3.2 相变蓄热单元物理模型的简化 |
| 3.3 相变蓄热单元数学模型的建立 |
| 3.3.1 控制方程 |
| 3.3.2 边界条件的设置 |
| 3.4 FLUENT软件介绍 |
| 3.4.1 FLUENT简介 |
| 3.4.2 FLUENT中的熔化/凝固模型 |
| 3.5 网格划分及参数设置 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 管内封装相变蓄热单元模拟及结果分析 |
| 4.1 网格无关性检验 |
| 4.2 模型验证 |
| 4.2.1 蓄热过程实验与模拟对比 |
| 4.2.2 放热过程实验与模拟对比 |
| 4.3 相变蓄热单元蓄放热特性模拟结果分析 |
| 4.3.1 相变蓄热单元蓄热过程特点 |
| 4.3.2 相变蓄热单元放热过程特点 |
| 4.4 相变蓄热单元蓄热特性影响因素分析 |
| 4.4.1 自然对流对蓄热过程的影响 |
| 4.4.2 相变材料填充率对蓄热过程的影响 |
| 4.4.3 蓄热单元管径对蓄热过程的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 电相变蓄热装置蓄放热特性模拟 |
| 5.1 电相变蓄热装置结构设计 |
| 5.1.1 电加热方式设计选型 |
| 5.1.2 蓄热能力设计计算 |
| 5.1.3 电相变蓄热装置结构设计 |
| 5.2 电相变蓄热装置物理模型的建立 |
| 5.3 电相变蓄热装置数学模型的建立 |
| 5.3.1 相变材料区域的数学模型 |
| 5.3.2 流体区域的数学模型 |
| 5.3.3 边界条件及初始条件 |
| 5.4 网格划分与参数设置 |
| 5.4.1 网格划分 |
| 5.4.2 软件参数设置 |
| 5.4.3 监控物理量的选择与输出 |
| 5.5 数值模拟计算与结果分析 |
| 5.5.1 蓄热装置蓄热过程分析 |
| 5.5.2 蓄热装置放热过程分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果 |
| 致谢 |
四、有限域熔化问题的近似解刍议（论文参考文献）
- [1]嵌入弹性波纹套的高温滑动轴承参数优化设计[D]. 段腾飞. 大连理工大学, 2021(01)
- [2]合金凝固组织大尺度定量相场模拟与原位观察[D]. 巩桐兆. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]TC4钛合金增材成形件的铣削加工试验研究[D]. 安熠蔚. 陕西理工大学, 2021(08)
- [4]金属件内部应力裂缝事件的声传感阵列检测技术研究[D]. 杨晓迪. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]焊缝裂纹漏磁检测的空间分辨率影响研究[D]. 冯春瑞. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]不锈钢车体侧墙型材结构设计及其组焊方法研究[D]. 刘宁宁. 吉林大学, 2020(01)
- [7]选区激光熔化过程的无网格法数值模拟及试验研究[D]. 刘石柏. 湖南大学, 2020
- [8]3D打印钛合金薄壁件加工余量设计与变形预测研究[D]. 李曦. 南京理工大学, 2020(01)
- [9]7A52铝合金VPPA-MIG复合焊接数值模拟及试验研究[D]. 孙振邦. 内蒙古工业大学, 2020
- [10]管内封装相变蓄热单元设计及电蓄热装置模拟研究[D]. 何秀义. 哈尔滨工业大学, 2020(01)