论文开题：不锈钢水龙头壳体激光焊缝温度场数值模拟分析

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：机电及自动化学院　　　　　　　　专业班级：　材料成型及控制工程

课题名称 不锈钢水龙头壳体激光焊缝温度场数值模拟分析

1、本课题的的研究目的和意义：

目前，水龙头壳体在业界普遍采用铸造的方法来生产。众所周知，铸造是工业耗能问题突出的工艺，表现出高耗能、高污染等负效应。这与我国可持续发展战略要求的节能、减耗，环保的思想相偏离。
针对上述问题，在水龙头壳体的制造工艺上进行创新尝试并根据产品为薄壳式结构的特点，应用能量高度集中的激光焊接方法。对于薄板，激光焊是最为适合的焊接方法。该课题研究对象为不锈钢薄壁结构，因此激光焊最为理想。相比其他焊接方法，激光的功率密度高，加热集中，热影响区窄，焊接残余应力也小，特别适宜于精密焊接，焊缝致密，无缺陷，焊缝强度也高。在科学研究和工程设计领域，数值模拟方法是继理论解析方法、实
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70 年代以来，国外许多学者对激光焊接机理进行深入的研究， 并提出了相应的物理模型。考虑熔池形状以及熔池中金属的流动和热流的分布，考虑了电子密度、离子化程度、等离子体对入射激光的吸收系数和激光焊接工艺参数对熔深的影响，建立了不同的能量吸收模型。但是由于焊接过程的复杂性， 焊接过程的三维数值模拟仍只停留在以典型接头作为研究对象，而且这些研究偏向于应用物理和量子力学的研究领域，在实际工程分析中存在一定的局限性。目前关于焊接温度场的有限元计算已经有很多报道，主要因为影响数值模拟技术在实际生产中得到应用的主要原因是计算时间过长或计算精度不高，在国内，有关激光焊接机理以及激光焊接温度场与应力场的数值模拟方面的研究正在逐渐引起重视。
2.本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
研究内容：
a) 学习marc数值模拟软件，熟悉数值模拟计算方法；
b) 利用marc建立不锈钢水龙头激光焊有限元模型，了解材料参数的设置等；
c) 掌握水龙头激光焊温度场的分布规律及趋势；
d) 能够利用数值模拟的方法来预测水龙头实际的激光焊过程;
成果形式：
得出不同参数下不锈钢水龙头激光焊的数值模拟分析结果，对比分析水龙头激光焊各参数的变化对温度场的影响，最终写出相应论文。


4、拟解决的关键问题：

1、如何用marc建立不锈钢水龙头模型；
2、如何用将激光参数加入到不锈钢水龙头模型中；
3、在不同参数下对不锈钢水龙头激光焊进行数值模拟，对比分析参数的变化对激光焊的温度场的影响；

5、研究思路、方法和步骤：

思路：选择材料，建立相应模型，变化参数，得出不同参数下激光焊的温度场及变形的结果。
方法：数值模拟
步骤：查阅相关文献，了解模型建立的基本方法；学习数有限元分析软件MARC，建立有限元模型（建立模型构架，网格划分，再进行边界条件、材料属性、工况的定义，初步运算，调试模型）；进行不同参数下激光焊的数值模拟计算，对比分析参数的变化对激光焊的温度场的影响；写出相关论文。


6、本课题的进度安排：

第一周 — 第三周： 查阅资料、文献、了解课题及学习模拟软件MARC
第四周 — 第六周： 进行激光焊过程模拟模型的建立，进行网格划分
第七周 — 第八周： 进行边界条件、材料属性、工况的定义，初步运算，调试模型
第九周 — 第十一周：进行不同参数下激光焊的数值模拟计算，对比分析参数的变化对焊接变形及温度场的影响
第十二周—第十四周：撰写毕业论文

7、参考文献：

[1] 陈彦宾.现代激光焊接技术.科学出版社，2005-10
[2] 龙连春.数值模拟技术与分析软件.科学工业出版社，2012-1
[3] 杨建国主编.焊接结构有限元分析基础及Marc及MSC实现.机械工业出版社，2012-10
[4] 陈火红. Marc有限元实例分析教程.机械工业出版社.
[5] 韩荣第, 王扬, 张文生编著.现代机械加工新技术. 电子工业出版社.2003-4
[6] (德)埃里希•福克哈德著；朱学军译.不锈钢焊接冶金。.化学工业出版社.2004-7
[7] 陈德和编.不锈钢的性能与组织 .机械工 ……（未完，全文共2731字，当前仅显示1736字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：不锈钢水龙头壳体激光焊缝温度场数值模拟分析》）