Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接残余应力和变形的数值模拟和实验研究

稀有金属材料与工程, 2014, 43(11): 2663-2668.

Hastelloy C-276薄板脉冲激光焊接残余应力和变形的数值模拟和实验研究

1.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024

2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024

3.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024

4.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁大连116024

基金项目: the National Natural Science Foundation of China (51175061) the National Key Basic Research Program of China (2009CB724307)

关键词：脉冲激光焊接 , 残余应力 , 焊接变形 , 夹具拘束 , 数值模拟

Numerical Simulation and Experimental Investigation of Residual Stresses and Distortions in Pulsed Laser Welding of Hastelloy C-276 Thin Sheets

Keywords： pulsed laser welding , residual stress , welding distortion , fixture restraint , numerical simulation

为了揭示0.5mm厚度Hastelloy C-276薄板脉冲激光拘束焊接的热力学行为,借助ANSYS软件建立了三维有限元模型.实验测量了焊接温度历程和残余变形,验证了所建立有限元模型的可靠性.基于该有限元模型,采用改变夹具拘束条件的方法,进一步研究了拘束距离对Hastelloy C-276薄板焊接瞬态应力和塑性应变、残余应力及变形的影响规律.结果表明,温度历程和残余变形的模拟结果与实验结果吻合较好;拘束距离对瞬态塑性应变的大小有显著影响,进而改变了残余应力及变形的分布和大小.随着夹具拘束距离从20 mm减小到4 mm,除了纵向残余拉伸应力外,横向残余拉伸应力和位移的峰值以及角变形的大小都呈减小的趋势.相对较小的拘束距离可以作为抑制横向残余拉伸应力和角变形的高效低成本方法,但对纵向残余拉伸应力有不利影响.

参考文献

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[4]	Schenk, T;Richardson, IM;Kraska, M;Ohnimus, S .Modeling buckling distortion of DP600 overlap joints due to gas metal arc welding and the influence of the mesh density[J].Computational Materials Science,2009(4):977-986.
[5]	刘川,张建勋,牛靖.数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力[J].稀有金属材料与工程,2009(08):1317-1320.

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