TC21钛合金激光深熔焊应力场模拟与残余应力分析

"TC21钛合金激光深熔焊应力场数值模拟研究，通过弹塑性本构关系数学模型，利用组合热源模型和瞬态有限元法，借助SYSWELD软件，建立了三维有限元分析模型，探讨了焊接速度和激光功率对横向残余应力的影响。" 这篇论文主要涉及了以下几个IT相关的知识点： 1. 激光深熔焊技术：激光深熔焊是一种高效精密的焊接技术，它利用高能激光束快速熔化金属材料，形成深而窄的焊缝。在这个过程中，小孔效应是关键特征，即在高温下形成短暂的蒸汽小孔，导致材料局部熔化并快速凝固。 2. 弹塑性本构关系：这是材料科学中的基础概念，描述了材料在不同应力状态下的弹性变形和塑性变形行为。在焊接模拟中，理解材料的弹塑性特性对于准确预测焊接后的应力分布至关重要。 3. 组合热源模型：这是一种用于模拟焊接过程中热源行为的数学模型，尤其适用于激光深熔焊这种复杂热过程。它考虑了热源的深度和宽度，以更好地匹配实际焊缝形状。 4. 瞬态有限元方法：这是一种数值计算方法，常用于解决非稳态热传导、流体力学等问题。在本研究中，用于模拟焊接过程中温度和应力随时间变化的动态过程。 5. SYSWELD软件：这是一个专业用于焊接过程模拟的软件，可以进行三维热-机械耦合分析，预测焊接应力、变形以及残余应力分布。 6. 残余应力研究：焊接后残余应力会影响工件的结构稳定性和服役性能。论文中提到，焊接速度对横向残余应力峰值的影响较小，而激光功率对其影响更大；焊接速度对横向残余应力梯度的影响较大，激光功率影响较小。 7. 参数优化：通过模拟研究，作者探索了如何通过调整激光功率和焊接速度来控制残余应力的分布，这对于优化焊接工艺和提高产品质量具有实际意义。 8. 数值模拟在工程实践中的应用：数值模拟提供了一种预测和控制焊接过程中复杂物理现象的手段，避免了实验成本高昂和实验条件难以控制的问题，有助于提高焊接工艺的精度和效率。 这篇论文深入研究了TC21钛合金激光深熔焊的应力场，通过数值模拟揭示了焊接参数对残余应力分布的影响，为优化焊接工艺提供了理论依据。这种方法和结果对于焊接工程、材料科学以及相关领域的研究都有很高的参考价值。