論文開題：不銹鋼水龍頭殼體激光焊縫溫度場數值模擬分析

大學本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
學院：機電及自動化學院　　　　　　　　專業(yè)班級：　材料成型及控制工程

課題名稱 不銹鋼水龍頭殼體激光焊縫溫度場數值模擬分析

1、本課題的的研究目的和意義：

目前，水龍頭殼體在業(yè)界普遍采用鑄造的方法來生產。眾所周知，鑄造是工業(yè)耗能問題突出的工藝，表現出高耗能、高污染等負效應。這與我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略要求的節(jié)能、減耗，環(huán)保的思想相偏離。
針對上述問題，在水龍頭殼體的制造工藝上進行創(chuàng)新嘗試并根據產品為薄殼式結構的特點，應用能量高度集中的激光焊接方法。對于薄板，激光焊是最為適合的焊接方法。該課題研究對象為不銹鋼薄壁結構，因此激光焊最為理想。相比其他焊接方法，激光的功率密度高，加熱集中，熱影響區(qū)窄，焊接殘余應力也小，特別適宜于精密焊接，焊縫致密，無缺陷，焊縫強度也高。在科學研究和工程設計領域，數值模擬方法是繼理論解析方法、實
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70 年代以來，國外許多學者對激光焊接機理進行深入的研究， 并提出了相應的物理模型�？紤]熔池形狀以及熔池中金屬的流動和熱流的分布，考慮了電子密度、離子化程度、等離子體對入射激光的吸收系數和激光焊接工藝參數對熔深的影響，建立了不同的能量吸收模型。但是由于焊接過程的復雜性， 焊接過程的三維數值模擬仍只停留在以典型接頭作為研究對象，而且這些研究偏向于應用物理和量子力學的研究領域，在實際工程分析中存在一定的局限性。目前關于焊接溫度場的有限元計算已經有很多報道，主要因為影響數值模擬技術在實際生產中得到應用的主要原因是計算時間過長或計算精度不高，在國內，有關激光焊接機理以及激光焊接溫度場與應力場的數值模擬方面的研究正在逐漸引起重視。
2.本課題的主要研究內容（提綱）和成果形式：
研究內容：
a) 學習marc數值模擬軟件，熟悉數值模擬計算方法；
b) 利用marc建立不銹鋼水龍頭激光焊有限元模型，了解材料參數的設置等；
c) 掌握水龍頭激光焊溫度場的分布規(guī)律及趨勢；
d) 能夠利用數值模擬的方法來預測水龍頭實際的激光焊過程;
成果形式：
得出不同參數下不銹鋼水龍頭激光焊的數值模擬分析結果，對比分析水龍頭激光焊各參數的變化對溫度場的影響，最終寫出相應論文。


4、擬解決的關鍵問題：

1、如何用marc建立不銹鋼水龍頭模型；
2、如何用將激光參數加入到不銹鋼水龍頭模型中；
3、在不同參數下對不銹鋼水龍頭激光焊進行數值模擬，對比分析參數的變化對激光焊的溫度場的影響；

5、研究思路、方法和步驟：

思路：選擇材料，建立相應模型，變化參數，得出不同參數下激光焊的溫度場及變形的結果。
方法：數值模擬
步驟：查閱相關文獻，了解模型建立的基本方法；學習數有限元分析軟件MARC，建立有限元模型（建立模型構架，網格劃分，再進行邊界條件、材料屬性、工況的定義，初步運算，調試模型）；進行不同參數下激光焊的數值模擬計算，對比分析參數的變化對激光焊的溫度場的影響；寫出相關論文。


6、本課題的進度安排：

第一周 — 第三周： 查閱資料、文獻、了解課題及學習模擬軟件MARC
第四周 — 第六周： 進行激光焊過程模擬模型的建立，進行網格劃分
第七周 — 第八周： 進行邊界條件、材料屬性、工況的定義，初步運算，調試模型
第九周 — 第十一周：進行不同參數下激光焊的數值模擬計算，對比分析參數的變化對焊接變形及溫度場的影響
第十二周—第十四周：撰寫畢業(yè)論文

7、參考文獻：

[1] 陳彥賓.現代激光焊接技術.科學出版社，2005-10
[2] 龍連春.數值模擬技術與分析軟件.科學工業(yè)出版社，2012-1
[3] 楊建國主編.焊接結構有限元分析基礎及Marc及MSC實現.機械工業(yè)出版社，2012-10
[4] 陳火紅. Marc有限元實例分析教程.機械工業(yè)出版社.
[5] 韓榮第, 王揚, 張文生編著.現代機械加工新技術. 電子工業(yè)出版社.2003-4
[6] (德)埃里希•�？斯轮�；朱學軍譯.不銹鋼焊接冶金。.化學工業(yè)出版社.2004-7
[7] 陳德和編.不銹鋼的性能與組織 .機械工 ……（未完，全文共2731字，當前僅顯示1736字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：不銹鋼水龍頭殼體激光焊縫溫度場數值模擬分析》）