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航空航天高性能铝合金双激光束双侧同步焊接技术 版权信息
- ISBN：9787030676153
- 条形码：9787030676153 ; 978-7-03-067615-3
- 装帧：精装
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
航空航天高性能铝合金双激光束双侧同步焊接技术 内容简介
本书重点介绍航空航天领域高性能铝合金双激光束双侧同步焊接技术的基础知识，系统阐述双激光束双侧同步焊接技术的基础理论、工艺性能、缺陷特征、仿真研究及应用案例。本书内容丰富，基本原理、概念清晰易懂，突出技术特点，注重理论与实践相结合，并给出实际案例，具有较高的参考价值。
航空航天高性能铝合金双激光束双侧同步焊接技术 目录
目录
序
前言
第1章绪论1
1.1高性能铝合金在航空航天领域的应用1
1.2铝合金激光焊接技术的特点与难点3
1.3航空航天壁板-桁条结构制造工艺应用现状4
1.3.1航空航天壁板-桁条结构应用背景4
1.3.2航空航天壁板-桁条结构连接工艺5
1.3.3航空航天壁板-桁条结构焊接现状7
1.4铝合金DLBSW技术应用现状14
参考文献16
第2章双激光束双侧同步焊接基本原理19
2.1DLBSW能量传递19
2.1.1DLBSW热源效率与热源模型19
2.1.2DLBSW过程热传导21
2.1.3DLBSW能量散失22
2.2DLBSW流体流动行为22
2.2.1流体对流驱动力24
2.2.2流体对流对熔池形貌的影响26
2.3DLBSW双激光束作用机理及匙孔稳定性27
2.3.1匙孔壁面受力平衡方程28
2.3.2匙孔壁表面受力平衡分析31
2.3.3DLBSW稳定性34
2.4铝合金DLBSW接头的微观形态36
2.4.1铝合金DLBSW冶金反应36
2.4.2铝合金DLBSW晶粒形态37
2.4.3铝合金DLBSW元素分布39
2.4.4铝合金DLBSW常见缺陷42
参考文献43
第3章铝合金双激光束双侧同步焊接工艺研究44
3.1DLBSW装备44
3.1.1激光器45
3.1.2焊接机器人47
3.1.3焊接工装48
3.1.4焊接系统49
3.2航空航天铝合金DLBSW典型材料50
3.3DLBSW工艺参数对焊缝成形的影响52
3.3.1激光功率52
3.3.2焊接速度53
3.3.3光束入射角度55
3.3.4送丝速度56
3.3.5离焦量57
3.3.6保护气流量58
3.4铝合金DLBSW接头微观形貌特征及力学性能58
3.4.1焊缝成形58
3.4.2微观组织60
3.4.3力学性能67
参考文献75
第4章铝合金双激光束双侧同步焊接缺陷抑制研究78
4.1铝合金DLBSW焊缝气孔缺陷78
4.1.1气孔类型及其形成机理78
4.1.2气孔的影响因素81
4.1.3气孔的抑制措施85
4.2铝合金DLBSW焊缝裂纹86
4.2.1焊缝裂纹的形成机理87
4.2.2工艺参数对裂纹的影响89
4.2.3裂纹的抑制措施92
4.3铝合金DLBSW变形92
4.3.1DLBSW变形形成机理93
4.3.2焊接变形的影响因素94
4.3.3焊后矫形工艺研究102
4.4铝合金DLBSW残余应力103
4.4.1焊接残余应力的形成机理104
4.4.2焊接残余应力的影响因素104
4.4.3焊接残余应力的抑制措施111
4.5铝合金DLBSW力学性能损失111
4.5.1焊接接头软化.1114.5.2焊接接头区域强度损失113
参考文献115
第5章双激光束双侧同步焊接有限元仿真研究118
5.1DLBSW有限元模型建立118
5.1.1有限元网格划分118
5.1.2热物理性能参数获取120
5.1.3热源模型建立122
5.1.4初始条件和边界条件加载126
5.1.5载荷工况的设置127
5.1.6热源校核128
5.2温度场仿真128
5.2.1温度场仿真结果128
5.2.2温度场仿真结果分析129
5.3应力变形仿真133
5.3.1应力变形仿真基本理论133
5.3.2单桁条基本件残余应力结果134
5.3.3单桁条基本件焊接变形结果137
参考文献141
第6章蒙皮-桁条结构推进舱铝合金DLBSW仿真研究143
6.1蒙皮-桁条结构有限元模型143
6.1.1有限元网格划分144
6.1.2热物理性能参数145
6.1.3初始条件和边界条件146
6.1.4载荷工况147
6.1.5热源模型加载148
6.2蒙皮-桁条结构试片件热机耦合仿真148
6.2.1热源模型选择148
6.2.2试片件温度场模拟152
6.2.3试片件应力模拟154
6.2.4残余应力与变形的回归分析159
6.3推进舱服役载荷对试片件应力-应变的影响162
6.4推进舱模拟段应力-应变仿真167
6.4.1模拟段应力场仿真167
6.4.2模拟段变形仿真169
参考文献172
第7章大型客机机身壁板铝合金DLBSW仿真研究174
7.1机身壁板铝合金壳单元的DLBSW有限元仿真原理174
7.1.1壳单元构成及其理论174
7.1.2热弹塑性有限元理论178
7.1.3壳单元-实体单元耦合建模与求解策略182
7.2蒙皮-桁条试片件结构有限元求解184
7.2.1蒙皮-桁条试片件求解模型184
7.2.2蒙皮-桁条试片件网格模型及其优化185
7.2.3蒙皮-桁条试片件单元类型比较196
7.2.4蒙皮-桁条试片件固定时间步长优化204
7.2.5蒙皮-桁条试片件不同模型计算效率对比210
7.3蒙皮-桁条典型件结构有限元求解211
7.3.1蒙皮-桁条典型件求解模型211
7.3.2蒙皮-桁条典型件单元模型对比213
7.3.3蒙皮-桁条典型件焊接方向对残余应力的影响218
7.4蒙皮-桁条模拟段结构有限元求解221
7.4.1蒙皮-桁条模拟段求解模型221
7.4.2焊接顺序对模拟段残余应力和变形的影响222
7.4.3焊接方向对模拟段变形的影响227
参考文献229
第8章新一代运载火箭贮箱结构DLBSW研究230
8.1火箭贮箱焊接材料与结构简介230
8.1.1火箭贮箱焊接材料230
8.1.2火箭贮箱焊接结构231
8.2火箭贮箱单桁条结构DLBSW仿真研究234
8.2.1火箭贮箱单桁条结构DLBSW有限元模型建立234
8.2.2火箭贮箱单桁条结构DLBSW温度场236
8.2.3火箭贮箱单桁条结构DLBSW应力-应变场237
8.3火箭贮箱单桁条结构DLBSW工艺研究239
8.3.1焊接设备239
8.3.2焊接工艺流程239
8.3.3焊接过程熔池形貌241
8.3.4焊接接头宏观形貌244
8.3.5焊接接头微观组织及其分布特征248
8.3.6焊接接头元素分布特征250
8.4火箭贮箱单桁条结构DLBSW接头力学性能分析251
8.4.1常温X向拉伸性能251
8.4.2常温Y向拉伸性能254
8.4.3常温Z向拉伸性能258
8.4.4常温剪切性能260
8.4.5低温Y向拉伸性能264
8.4.6低温Z向拉伸性能265
8.5基于火箭贮箱壁板结构的DLBSW技术研究266
8.5.1火箭贮箱壁板结构的DLBSW仿真分析266
8.5.2火箭贮箱五桁条结构的真空吸附平台简介269
8.5.3火箭贮箱五桁条结构的焊接工艺流程270
8.5.4火箭贮箱五桁条结构的点焊工艺研究273
8.5.5火箭贮箱五桁条结构的焊后变形分析274
8.6火箭贮箱五桁条结构DLBSW工艺平台开发276
参考文献278
序
前言
第1章绪论1
1.1高性能铝合金在航空航天领域的应用1
1.2铝合金激光焊接技术的特点与难点3
1.3航空航天壁板-桁条结构制造工艺应用现状4
1.3.1航空航天壁板-桁条结构应用背景4
1.3.2航空航天壁板-桁条结构连接工艺5
1.3.3航空航天壁板-桁条结构焊接现状7
1.4铝合金DLBSW技术应用现状14
参考文献16
第2章双激光束双侧同步焊接基本原理19
2.1DLBSW能量传递19
2.1.1DLBSW热源效率与热源模型19
2.1.2DLBSW过程热传导21
2.1.3DLBSW能量散失22
2.2DLBSW流体流动行为22
2.2.1流体对流驱动力24
2.2.2流体对流对熔池形貌的影响26
2.3DLBSW双激光束作用机理及匙孔稳定性27
2.3.1匙孔壁面受力平衡方程28
2.3.2匙孔壁表面受力平衡分析31
2.3.3DLBSW稳定性34
2.4铝合金DLBSW接头的微观形态36
2.4.1铝合金DLBSW冶金反应36
2.4.2铝合金DLBSW晶粒形态37
2.4.3铝合金DLBSW元素分布39
2.4.4铝合金DLBSW常见缺陷42
参考文献43
第3章铝合金双激光束双侧同步焊接工艺研究44
3.1DLBSW装备44
3.1.1激光器45
3.1.2焊接机器人47
3.1.3焊接工装48
3.1.4焊接系统49
3.2航空航天铝合金DLBSW典型材料50
3.3DLBSW工艺参数对焊缝成形的影响52
3.3.1激光功率52
3.3.2焊接速度53
3.3.3光束入射角度55
3.3.4送丝速度56
3.3.5离焦量57
3.3.6保护气流量58
3.4铝合金DLBSW接头微观形貌特征及力学性能58
3.4.1焊缝成形58
3.4.2微观组织60
3.4.3力学性能67
参考文献75
第4章铝合金双激光束双侧同步焊接缺陷抑制研究78
4.1铝合金DLBSW焊缝气孔缺陷78
4.1.1气孔类型及其形成机理78
4.1.2气孔的影响因素81
4.1.3气孔的抑制措施85
4.2铝合金DLBSW焊缝裂纹86
4.2.1焊缝裂纹的形成机理87
4.2.2工艺参数对裂纹的影响89
4.2.3裂纹的抑制措施92
4.3铝合金DLBSW变形92
4.3.1DLBSW变形形成机理93
4.3.2焊接变形的影响因素94
4.3.3焊后矫形工艺研究102
4.4铝合金DLBSW残余应力103
4.4.1焊接残余应力的形成机理104
4.4.2焊接残余应力的影响因素104
4.4.3焊接残余应力的抑制措施111
4.5铝合金DLBSW力学性能损失111
4.5.1焊接接头软化.1114.5.2焊接接头区域强度损失113
参考文献115
第5章双激光束双侧同步焊接有限元仿真研究118
5.1DLBSW有限元模型建立118
5.1.1有限元网格划分118
5.1.2热物理性能参数获取120
5.1.3热源模型建立122
5.1.4初始条件和边界条件加载126
5.1.5载荷工况的设置127
5.1.6热源校核128
5.2温度场仿真128
5.2.1温度场仿真结果128
5.2.2温度场仿真结果分析129
5.3应力变形仿真133
5.3.1应力变形仿真基本理论133
5.3.2单桁条基本件残余应力结果134
5.3.3单桁条基本件焊接变形结果137
参考文献141
第6章蒙皮-桁条结构推进舱铝合金DLBSW仿真研究143
6.1蒙皮-桁条结构有限元模型143
6.1.1有限元网格划分144
6.1.2热物理性能参数145
6.1.3初始条件和边界条件146
6.1.4载荷工况147
6.1.5热源模型加载148
6.2蒙皮-桁条结构试片件热机耦合仿真148
6.2.1热源模型选择148
6.2.2试片件温度场模拟152
6.2.3试片件应力模拟154
6.2.4残余应力与变形的回归分析159
6.3推进舱服役载荷对试片件应力-应变的影响162
6.4推进舱模拟段应力-应变仿真167
6.4.1模拟段应力场仿真167
6.4.2模拟段变形仿真169
参考文献172
第7章大型客机机身壁板铝合金DLBSW仿真研究174
7.1机身壁板铝合金壳单元的DLBSW有限元仿真原理174
7.1.1壳单元构成及其理论174
7.1.2热弹塑性有限元理论178
7.1.3壳单元-实体单元耦合建模与求解策略182
7.2蒙皮-桁条试片件结构有限元求解184
7.2.1蒙皮-桁条试片件求解模型184
7.2.2蒙皮-桁条试片件网格模型及其优化185
7.2.3蒙皮-桁条试片件单元类型比较196
7.2.4蒙皮-桁条试片件固定时间步长优化204
7.2.5蒙皮-桁条试片件不同模型计算效率对比210
7.3蒙皮-桁条典型件结构有限元求解211
7.3.1蒙皮-桁条典型件求解模型211
7.3.2蒙皮-桁条典型件单元模型对比213
7.3.3蒙皮-桁条典型件焊接方向对残余应力的影响218
7.4蒙皮-桁条模拟段结构有限元求解221
7.4.1蒙皮-桁条模拟段求解模型221
7.4.2焊接顺序对模拟段残余应力和变形的影响222
7.4.3焊接方向对模拟段变形的影响227
参考文献229
第8章新一代运载火箭贮箱结构DLBSW研究230
8.1火箭贮箱焊接材料与结构简介230
8.1.1火箭贮箱焊接材料230
8.1.2火箭贮箱焊接结构231
8.2火箭贮箱单桁条结构DLBSW仿真研究234
8.2.1火箭贮箱单桁条结构DLBSW有限元模型建立234
8.2.2火箭贮箱单桁条结构DLBSW温度场236
8.2.3火箭贮箱单桁条结构DLBSW应力-应变场237
8.3火箭贮箱单桁条结构DLBSW工艺研究239
8.3.1焊接设备239
8.3.2焊接工艺流程239
8.3.3焊接过程熔池形貌241
8.3.4焊接接头宏观形貌244
8.3.5焊接接头微观组织及其分布特征248
8.3.6焊接接头元素分布特征250
8.4火箭贮箱单桁条结构DLBSW接头力学性能分析251
8.4.1常温X向拉伸性能251
8.4.2常温Y向拉伸性能254
8.4.3常温Z向拉伸性能258
8.4.4常温剪切性能260
8.4.5低温Y向拉伸性能264
8.4.6低温Z向拉伸性能265
8.5基于火箭贮箱壁板结构的DLBSW技术研究266
8.5.1火箭贮箱壁板结构的DLBSW仿真分析266
8.5.2火箭贮箱五桁条结构的真空吸附平台简介269
8.5.3火箭贮箱五桁条结构的焊接工艺流程270
8.5.4火箭贮箱五桁条结构的点焊工艺研究273
8.5.5火箭贮箱五桁条结构的焊后变形分析274
8.6火箭贮箱五桁条结构DLBSW工艺平台开发276
参考文献278
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