一、PREDICTION OF WELDING DEFORMATIONS BY FEM BASED ON INHERENT STRAINS（论文文献综述）
韩春花[1]（2021）在《大型工程构件焊接模拟计算的模型及方法改进》文中研究表明焊接技术是众多大型设备生产制造中的关键技术之一。在焊接过程中焊接构件由于受到局部、瞬时的热胀、冷缩作用,不可避免的产生复杂的变形与应力状态。焊接残余应力与变形严重影响着焊接结构的使用性能和安全服役性。因此,通过准确预测焊接变形与残余应力而改进相应的焊接工艺是企业迫切需要解决的问题。目前,通过数值模拟方法来预测焊接变形及焊接残余应力,不仅减少了实验的盲目性,也可以有效降低实验成本,能够满足实际生产的需要。然而对于大型复杂工程结构的焊接数值模拟仍然面临着计算效率低、周期长、精度低等问题。基于以上背景,本文针对现有焊接模拟模型及方法进行改进,并以高速列车车顶、大型拼接焊压力容器两种典型大型焊件结构为例,对改进后的焊接模型及方法进行验证。首先,建立新的焊接模拟计算模型,并针对高速列车车顶结构在激光-MIG焊后的整体变形量及焊接变形进行计算,在此基础之上对车顶的焊接顺序进行优化设计;其次,改进焊接模拟计算方法,针对大型拼接焊压力容器,通过计算焊接变形及残余应力的分布情况优化了焊缝的位置与焊接顺序。通过以上计算模型和计算方法的改进、及对不同典型大型焊件的焊接模拟计算,为进一步优化焊接工艺和深入了解焊接的原理提供依据。本文的主要内容如下:1、分析国内外工程焊接技术及焊接模拟现状,分析改进现有焊接模型和焊接方法的途径,并选取典型焊件作为新焊接模拟模型和焊接模拟方法的验证对象。（本文第一、二章）2、通过将局部接头模型热弹塑性有限元计算与整体模型固有应变计算相结合的方式改进现有焊接计算模型,并主要针对激光焊、激光-MIG复合焊接工艺,介绍说明新计算模型的建立过程,以高速列车车顶为对象,将焊接试验与数值模拟结果进行对比,验证复合热源模型的准确性。并通过计算高速列车车顶结构在激光-MIG焊后的整体变形量,对车顶的焊接顺序进行优化设计,为改进车顶结构的实际焊接工艺提供参考。（本文第三章）3、对现有焊接模拟方法进行改进,即通过合理结合、利用热弹塑性有限元法和固有应变法的计算优势形成新的模拟计算方法,并以不锈钢储罐筒体拼接焊为研究对象,模拟计算压力容器多筒节纵焊缝在不同相对位置下筒体整体的应力分布及变形情况并得出规律以弥补规程的不足;在此基础之上,改变焊接顺序对拼接焊储罐整体变形进行模拟。（本文第四章）
杨露[2]（2021）在《钛合金耐压球壳等效变形试件在梯形载荷下的裂纹扩展性能研究》文中提出大深度载人潜水器有利于人类对深海资源的开采,载人舱是其关键部位,其结构的强度和稳定性对于保障潜水器的安全性和可靠性至关重要。由于海底环境恶劣复杂,载人舱耐压球壳在服役期间承受高压循环交变载荷,容易在应力集中部位（如焊缝区域）产生塑性应变及疲劳裂纹,经过长期循环累积损伤引起耐压结构的疲劳破坏。疲劳断裂失效形式是服役潜水器的主要破坏模式,对疲劳裂纹扩展速率准确预报,有利于对其疲劳寿命做出有效评估。本文以大深度潜水器载人舱耐压球壳作为研究对象,以其应力分布特性和疲劳特性作为切入点,简要概述国内外载人舱耐压球壳的研究现状,并总结出该领域内目前尚未解决的技术难题,研究内容和主要成果包括以下几个方面:（1）对耐压球壳备选材料的材料性能和结构形式进行了对比分析,并对其服役环境和载荷谱历程特征以及简化方法进行了阐述,确定了本文着重分析的载人舱耐压球壳模型—钛合金制球形耐压壳的材质、基本材料性能以及结构形式特点。（2）根据中国船级社2018版《潜水系统及潜水器入级规范》要求,设计一款用于万米级深海载人舱耐压模型球（含一开口结构）,并对该模型球进行应力分布特征有限元计算。计算结果表明在开口结构围壁加强区存在应力集中现象。（3）针对载人舱耐压球壳试验成本高昂的现象,考虑设计等效变形试件代替整球用于试验。基于保证模拟试件所承受的应力应变大小和分布应尽可能和实际球壳围壁加强区相同或近似的设计准则,设计等效变形试件为对焊接头,经过参数优化以及对加工难度的考虑,确定对焊夹角为175°,厚度为24mm。（4）为获得焊接接头的残余应力分布,奠定后续疲劳特性研究的基础,开展焊接试验和数值模拟分析方法研究。采用TIG焊接方法、X型坡口、多层多道焊进行焊接试验,采用盲孔法进行残余应力测量。基于SYSWELD焊接有限元分析软件,对焊接接头模型进行焊接过程有限元分析,并通过对比有限元结果和试验数据验证了数值分析方法的有效性。（5）梳理了在深海高压环境中适合载人舱耐压球壳压缩蠕变本构模型、疲劳裂纹扩展速率模型以及蠕变疲劳裂纹扩展速率模型。选择最新且最完整的模型进行计算,并对比疲劳裂纹扩展速率和蠕变疲劳裂纹扩展速率曲线以及寿命曲线,与文献中研究结论一致:保载疲劳寿命比疲劳寿命相比缩减16倍左右。（6）基于等效变形试件残余应力分布明朗的情况,对其进行R=0.1的疲劳试验,在试验过程中,每2000个载荷循环记录一次裂纹长度,中断之前,共计进行了113,402次循环;使用立体显微镜和金相显微镜观察裂纹扩展走势和上下断口,发现多条裂纹相互作用导致试样最终断裂,且断口截面形貌符合低周疲劳断口宏观形貌。（7）基于ABAQUS有限元分析软件和FRANC3D裂纹扩展分析软件,对焊接区域上下边缘出现的多条裂纹进行裂纹扩展模拟,计算得出其疲劳裂纹扩展速率曲线和结构寿命曲线,并结合试验数据对比验证数值模拟方法的有效性,考虑等效变形试件有望代替整球进行试验和数值方法研究,为大深度潜水器载人舱耐压球壳疲劳寿命评估方法提供参考。综上,本文借助有限元分析手段,考虑了载人舱耐压球壳材料、结构形式、疲劳载荷谱特征和使用环境等多种影响因素的相互作用,对钛合金载人舱球形耐压壳的焊接残余应力、初始缺陷、疲劳特性等方面进行了较为深入的分析,为建立比较完备的关于钛合金制大深度载人舱耐压球壳性能的研究体系提供参考价值。
郭赛聪[3]（2021）在《基于应变修正平均应力模型的梁柱节点断裂与低周疲劳评估》文中研究说明钢结构建筑在强震作用下会产生累积损伤从而引发超低周疲劳破坏,梁柱节点是疲劳破坏的高发区。由于钢结构的大量普及和快速发展,许多罕遇地震多发地带建立起了相当数量的钢结构建筑,因此针对钢结构建筑的安全性优化和破坏机理研究在这个时代变得尤为重要。大量研究表明,基于微观机理的断裂力学方法可适用于没有明显缺陷的大变形引起的梁柱节点超低周疲劳破坏预测,包括适用于单调荷载条件下的空穴增长模型（VGM）与应力修正临界应变模型（SMCS）以及适用于循环荷载条件下的循环空穴增长模型（CVGM）与退化有效塑性应变模型（DSPS）。本文结合现有微观断裂模型的优点,提出了一种适用于单调荷载条件下的微观断裂模型,并将其推广至疲劳领域,进行了相应的理论分析和试验研究,以期更好地预测钢结构的疲劳与断裂,主要有以下几个方面:（1）完成了Q345钢材单轴拉伸试验,提出了一种拉伸试验数据的修正方法和一种真实应力应变曲线的修正方法对试验数据进行处理。采用USDFLD用户子程序将微观断裂模型嵌入ABAQUS有限元模拟中,分析了VGM和SMCS模型在几种特定构造中的适用性。结果表明当拉伸构件存在多个断裂危险点时,VGM与SMCS的启裂点易出现在不同位置,此时建议以VGM预测位置为准。（2）提出了一种应变修正平均应力模型（SMMS模型）,结合了VGM和SMCS模型的优点。通过现有的平滑缺口圆棒拉伸试验校准了国产Q345B钢材的VGM、SMCS及SMMS模型的断裂韧性参数,分析比较了三种模型的特点及计算量大小,利用现有的Q345B梁柱节点局部焊接拉伸试验分析SMMS预测钢材延性启裂的有效性。研究表明SMMS模型可用于钢结构焊接节点的延性断裂预测中。（3）将SMMS模型拓展到超低周循环荷载下,提出了一种修正退化有效塑性应变模型（MDSPS模型）,该模型相比DSPS计算步骤较为简便,可用于循环荷载下钢框架梁柱节点的疲劳破坏预测分析。采用现有的光滑缺口圆棒循环加载试验对CVGM、DSPS模型以及MDSPS模型参数进行拟合,分别计算了以受压等效塑性应变累积量和等效塑性应变为损伤变量得到的损伤退化参数,分析了MDSPS模型用于梁柱节点断裂预测的有效性。（4）基于课题组已完成的6个钢框架梁柱节点的超低周疲劳试验,分析了梁柱节点的破坏形式和裂纹发展规律;建立梁柱节点有限元模型,将MDSPS模型用于预测梁柱节点的疲劳寿命,评估MDSPS模型预测梁柱节点超低周疲劳寿命的适用性。研究表明,MDSPS模型用于评估梁柱节点超低周疲劳性能具有良好的效果。
梁伟,郑颖,邓德安[4]（2021）在《外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响》文中研究指明采用热-弹-塑性有限元法与基于固有应变理论的弹性有限元法相结合的计算方法,模拟不同板厚铝合金（A6061）薄板结构的焊接变形。同时,基于数值模拟结果,讨论外部拘束对焊接变形的影响。在计算方法上采用两步集成计算方法,第一步采用热-弹-塑性有限元法计算薄板结构中典型焊接接头的固有变形,第二步将各个接头的固有变形转化成相应的固有应变代入到基于固有应变理论的弹性有限元模型中计算了薄板结构的总体变形。热-弹-塑性有限元计算结果表明,在本研究的模型中,外部拘束对T字接头的纵向收缩力（Tendon force）的影响很小,对横向收缩有一定影响,对角变形有显着影响。弹性有限元计算结果表明,在不产生屈曲变形的情况下,外部约束可以有效地减小焊接结构的面外变形,但是在发生屈曲变形的情况下,外部约束并不能防止薄板焊接结构的失稳变形。
鹿想[5]（2020）在《钢板三角感应加热变形预测研究》文中提出复杂双曲率外板的成型是船体外板生产的难点之一,近年来,由于高频感应热源具有更易控制,再现性好等优点,将其应用于水火弯板工艺是船体曲面板成形的一个研究热点。目前针对感应加热变形主要使用热弹塑性法进行计算,计算时间长,并且对具有多条加热线的钢板无法进行计算。本文应用固有应变法,使用ANSYS进行弹性有限元计算,实现钢板感应加热的变形预测。针对线状加热的变形计算,在数值计算时考虑了固有应变沿着加热线不均匀的分布规律。在大量热弹塑性计算之后,分析了线状加热线的固有应变分布规律,并针对感应加热工艺常用的工艺参数,建立了固有应变数据库。针对具有多条加热线的船体钢板,进行了感应加热变形实验,使用弹性有限元法计算出整体变形,与实验值进行对照之后,验证了计算方法和过程的可靠性。对于三角感应加热,首先建立了基于辊弯板的三角移动路径的感应加热电磁-热耦合模型,并利用热弹-塑性的计算结果以及实验结果,分析了三角感应加热的温度分布状况。应用固有应变法,依照热弹-塑性计算结果的固有应变分布情况进行固有应变加载,计算结果与实验值相符。并将固有应变加载区域进行简化,在加载过程中采用沿加热线相同的加载宽度和深度,计算误差可以满足工程计算的要求。针对三角感应加热的常用工艺参数,进行大量的热弹-塑性计算,分析了板厚、速度、曲率半径等参数对于固有应变分布的影响规律,并建立了三角感应加热的固有应变数据库。最后,使用带有初始曲率的辊弯板,进行多条三角感应线的加热实验,利用固有应变法计算了辊弯板的变形,将变形后的横向挠度与实验值进行比较,结果较为吻合,证明了针对帆形板成形的计算方法的准确性。
王林[6]（2020）在《后倾式离心风机叶轮机器人焊接技术研究》文中指出后倾式离心风机叶轮是离心风机的核心部件,是由多个薄壁件通过焊接成型,板材薄且焊缝数量多,手工焊接劳动强度大,焊接质量难以保证,而叶轮的焊接质量对风机的性能和寿命有着巨大的影响,决定了离心风机的市场竞争力,受到相关风机企业的重视。机器人焊接系统的快速发展和广泛应用为实现风机叶轮的自动化焊接,以提升其焊接质量和减少劳力提供了途径。为此,本文开展机器人焊接后倾式离心风机叶轮的相关技术研究,研制回转式双工位变位机,并实现其与机器人焊接系统的集成,研究焊接工艺参数、焊接顺序和焊接方向等,以保证后倾式离心风机叶轮焊缝质量和减少焊后变形。论文的主要工作如下:首先,阐述了论文的选题背景和意义,分析总结了国内外机器人焊接系统和焊接变位机的发展及应用现状;对焊接变形预测等领域的国内外研究进展进行了概括,最后提出了本文的研究内容。其次,针对目前风机企业严重依赖手工焊接生产后倾式离心风机叶轮的现状,结合现有机器人焊接系统,提出了回转式双工位机器人焊接系统的总体设计方案;设计了具有双工作台的回转式焊接变位机和用于后倾式离心风机叶轮焊接的夹具;根据叶轮结构和材料种类对机器人焊接系统进行选型;对回转式双工位机器人焊接系统内的各个功能模块的控制系统进行集成,采用了 VC++6.0编程语言开发了人机操作界面。第三,针对后倾式离心风机叶轮板材薄,采用试验寻找最优焊接参数难的问题,采用基于热弹塑性有限元法的Visual-Environment软件结合双椭球热源模型对后倾式离心风机叶轮局部有限元模型在不同焊接参数下的焊缝接头熔池情况进行数值模拟与验证。对比不同焊接参数对局部有限元模型产生的变形和焊后应力情况进行分析,找出了最优的焊接速度和焊接电流等焊接参数。第四,针对后倾式离心风机叶轮板材薄且焊缝数量多,焊后容易产生焊接变形的问题,要对各条焊缝的焊接顺序和焊接方向进行严格控制,从而在更大程度上减少焊后变形。本文采用基于固有应变法的Weld-planner软件对后倾式离心风机叶轮在不同焊接顺序和焊接方向下产生的焊后变形情况进行数值模拟,通过对比不同焊接顺序和焊接方向下产生的变形情况找出最优的焊接顺序和焊接方向。最后对全文进行了总结,提出进一步的研究方向。
罗明生[7]（2019）在《激光喷丸成形固有应变建模理论及工艺规划方法》文中指出航空航天等领域大量使用复杂型面整体壁板。传统成形技术存在弯曲能力不足和成形精度控制困难等问题。激光喷丸成形采用高能短脉冲激光代替机械弹丸产生冷塑性变形,在未来航空航天领域高性能精确成形领域应用前景广阔。激光喷丸成形是无模弯曲成形,其成形精度和性能受到材料性能、工件几何结构、激光喷丸工艺等众多参数影响。由于激光喷丸成形工艺过程复杂,基于动态冲击建模方法效率低,难以建立基于动态冲击模型的复杂型面工艺规划。因此,寻找合适中间变量是建立高效工艺模型并实现复杂形状控制的关键。固有应变是基于静力学的高效建模方法,在激光喷丸成形变形预测具有显着优势。但是,模型准确性依赖于固有应变的反求结果,而且以固有应变为中间变量的工艺规划存在不适定性问题。针对复杂型面激光喷丸成形工艺参数规划问题,以理论分析、数值模型与工艺实验相结合的方式,深入在研究固有应变理论的基础上,提出固有应变联合反求方法,寻找适合的中间变量,建立基于分布式优化的工艺规划方法,实现激光喷丸成形高效变形预测与复杂型面工艺规划。主要内容与创新点如下:（1）激光喷丸成形固有应变高效建模方法针对激光喷丸成形高动态渐进成形工艺对高效模型的需求,从固体力学平衡方程和几何方程出发,推导固有应变控制方程以及虚功原理,实现了固有应变与变形关系的准确描述。以典型激光喷丸成形过程为例,通过多点搭接显式动力学模型获得热辅助激光喷成形固有应变,进而建立激光喷丸成形固有应变工艺模型,实现了复杂工艺条件下激光喷丸成形几何形状预测与机理分析。（2）基于冲击效应特征参量的固有应变联合反求方法针对激光喷丸成形固有应变反求问题,从固有应变数值模型出发,考虑变形测量的不完备性与数据冗余性,提出了以广义柔度矩阵描述特征点位移与固有应变关系;分析变形几何反求固有应变的不适定问题,提出了基于多特征参量的固有应变联合反求方法,结合微坑标定冲击压力的动态模型获得近似固有应变;进行了标准方板标定实验与基于微坑形貌冲击压力标定实验,实现了不同激光脉冲能量条件下固有应变的联合反求,并采用残余应力测量结果对固有应变进行了验证。（3）激光喷丸成形弯曲变形的固有矩理论提出采用固有矩作为描述激光喷丸成形弯曲作用的物理量,以板壳理论为基础,建立了固有矩控制方程与数值计算方法。从理论上阐述了固有矩与挠度变形之间的双射关系,建立了全覆盖条件下固有矩反求的解析方法,实现了不同能量不同厚度固有矩的确定。研究了轧制方向、喷丸面积等因素对激光喷丸成形固有矩的影响。研究表明,轧制方向对该方向固有矩有抑制作用,而喷丸面积对固有矩影响较小,固有矩模型能够准确预测不同喷丸面积条件下的变形。（4）基于分布式固有矩的复杂型面工艺规划针对复杂型面激光喷丸成形变形控制问题,以固有矩为中间变量,分,采用偏微分方程约束的优化模型,建立基于分布式优化的激光喷丸成形工艺规划方法。分析了优化模型最优性条件,并通过离散方法将原问题转化为二次规划问题并通过内点算法实现高效求解。通过Tikhonov稳定因子以及约束的控制解决算法棋盘格效应。以马鞍面、柱面典型曲面为例,优化获得分布式固有矩,分析了精度约束、网格对结果影响,并通过激光喷丸成形实验验证。
梁吕捷[8]（2019）在《基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究》文中提出焊接制造广泛地应用于飞机、船舶、桥梁和列车等领域中,精确快速地预测大型焊接结构的应力和变形是实现高精高效焊接制造的关键。长期以来,现有大型焊接结构应力和变形预测的主流算法一直面临着精度与效率难以兼顾的国际难题:热-弹-塑性算法精度高,但计算效率很低;固有应变算法效率高,但精度低,且难以适用于复杂结构。针对这一国际难题,本文创建了基于塑性应变映射的复杂结构焊接变形仿真技术路线,系统解决了精确塑性应变求解、映射误差控制、焊接顺序数学建模、夹具与加持力精确仿真等关键理论与技术难题;区别于国际上主流的焊接结构变形算法,研发出了具有完全自主产权的商品化仿真软件,使得在普通PC机上求解千万实体有限单元量级的大型复杂厚板类结构焊接变形问题成为可能。主要内容如下:1)基于准稳态熔池和能量守恒原则,推导了CFD（计算流体力学）-FEM（有限元方法）热源模型,实现了基于物理过程、无需热源校核的高能束焊接焊缝形貌预测;基于顺序耦合推导了热-弹-塑性算法的有限元求解格式,建立了内外嵌套NewtonRaphson迭代的非线性求解策略,降低了有限元计算中一阶四面体单元的数值振荡。以钛合金电子束焊接为例,采用新型热源模型,仿真与实测的熔深熔宽误差在5%以内,并且首次反映了小孔振荡导致的应力振荡,为塑性应变预测提供了准确的计算模型。2)首次从理论上证明塑性应变映射过程中的误差来源,提出了基于塑性应变载荷和载荷力矩双守恒的误差控制准则,创建并实现了基于塑性应变映射的大型结构焊接变形快速求解算法。以热-弹-塑性算法为标准,该算法的变形误差控制在10%以内;与固有应变算法相比,该算法保持了相同的求解效率,并且可以适用于更为复杂的焊接结构。3)通过构造基于焊缝-母材模型的单元激活算法,提出了基于结构实时刚度的焊接顺序精确建模方法;推导了固定边界及边界力求解格式,建立了考虑焊接顺序以及工装夹具的变形算法。以典型船体结构焊接变形为例,验证算法的有效性和准确性,与文献报道的传统壳单元算法相比,本算法与实测值更为吻合,并更具有普适性。4)基于CAE（计算机辅助工程）设计思想和C++开发平台,设计和研发了具有全部自主知识产权的焊接结构有限元分析软件INTEWELD。通过复杂结构来验证分析软件的有效性,以某飞行器中跨度约为1 m的激光焊接结构为例,结果表明仿真变形结果与实测趋势完全一致,最大误差为0.3 mm;以大型导流管焊接结构为例,在普通工作站上实现了在1个小时内对千万级别有限元网格的单次整体变形求解,仿真变形与实测值的误差在10%以内;通过软件实现了对不同焊接工序的变形预测,为工艺优化提供了数字化仿真分析工具。
潘明辉[9]（2019）在《天线薄壁件装夹位置优化及其连接装配特性研究》文中指出薄壁件已经广泛应用于航空航天、船舶、雷达天线等先进制造技术领域,而其现场装配变形误差及其控制是产品设计性能是否满足要求的关键问题。而本文中所研究的对象天线是由大量的金属薄壁件通过一定的装配方式连接装配而成。由于薄壁件刚性较低的物理特性,在装配和制造过程中易发生变形,产生薄壁件装配误差,进而影响产品的装配质量和性能。因此,亟需对在一定的装配关系情况下的天线薄壁件的连接装配特性、变形机制以及其它相关问题进行理论性研究和有效地探讨,从而为提高装配质量和装配效率提供一种可靠的理论依据和分析基础。本文针对天线薄壁部件装配变形误差控制的需求,紧密围绕天线薄壁件的连接装配的相关问题,以总体天线薄壁件及其整体装配体中薄壁件装配体单元作为研究对象,综合多种优化算法、有限元法、构造的数据处理方法以及其它理论建模技术,立足于天线薄壁件的现场装配工艺,开展各项特性分析优化与试验研究。首先,针对天线薄壁件在装配过程中的装夹位置布局问题、因不同夹紧位置和夹紧力等因素导致的变形偏差或误差控制等装配精度问题,考虑薄壁件本身重力的因素,开展基于多种优化算法（自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和粒子群优化算法）的薄壁件夹紧位置优化,并对比分析多种优化算法的优化结果,揭示了一种优化算法的优化性能。另外,在薄壁件装夹的过程中,考虑了薄壁件与夹具的接触变形等因素,建立了薄壁件接触变形理论模型,探究接触力和变形的关系。根据以上分析结果,提出了一些薄壁件装配的原则和相关措施,以便提高薄壁件装配质量和精度。其次,无论是薄壁件的装夹位置布局问题还是接触变形问题,都是在薄壁件进行连接装配过程中产生的,而针对薄壁件的连接装配方式,本文首先研究了通过铆接的方式装配薄壁件产生的铆接装配变形问题,建立了铆接装配变形理论模型,采用有限元仿真,分析了铆接装配时静态和瞬态仿真结果,研究了不同铆钉数量的铆接装配件对铆接变形的影响情况。并以日字型薄壁件装配结构的铆接测点变形偏差试验进行验证,提出了试验数据的处理方法,完成了试验研究,探究了薄壁件铆接装配变形规律和机制。另外,从微观变形的角度出发,提出了铆接装配时的微观变形模型,揭示了铆接薄壁件微观变形特性反映宏观变形的变化规律。然后再通过焊接的方式装配薄壁件,针对多种不同类型的焊接装配结构单元中的薄壁件的热态特性问题,建立了薄壁件焊接的多尺寸有限元模型,考虑了不同工况对焊接装配特性的影响,调节相关参数等因素变量来调整焊接装配温度场的分布,探究了工字型和并行T字型薄壁件焊接装配时温度、残余应力和变形之间的对应关系,为以后进一步研究和分析焊接装配过程参数优化提供了分析基础。同时,针对不同变量因素对薄壁件焊接装配特性的影响,完成了T字型薄壁件的焊接装配测点试验,结合所建立的铆接装配的微观变形模型,进一步探讨对焊接装配的适用性和有效性,比较和分析其焊接装配变形结果。最后,针对几种相对复杂的焊接装配结构类型,包括日字型和多田字型焊接薄壁件装配体,结合薄壁件装配的接触关系,考虑不同薄壁件厚度、不同的焊接装配方向和装配顺序等因素的影响,提出了薄壁件焊接装配关键点测量方案,完成了薄壁件的变形偏差测点试验和分析,确定了不同薄壁件上的分形维数值,构建了统一指数法方程,计算了最终的微观变形值。从微观和宏观的角度分析了薄壁件装配变形问题,探究了薄壁件的微观变形机制,揭示了微观变形与宏观变形相似性的变化规律。根据不同装配结构类型和不同连接装配方式的薄壁件装配,基于微观理论模型和薄壁件装配试验获得的微观和宏观变形结果,进行对比分析,进一步验证了所建立的微观变形模型即分形理论模型及其修正模型的适用性、通用性和有效性。
姚利民[10]（2018）在《考虑焊接变形影响的高速列车车体装配偏差预测研究》文中研究指明随着高速铁路技术的快速发展,列车的行驶速度也越来越快。在列车急速行驶的过程中,由于受到剧烈的载荷冲击,列车的行驶安全性、乘坐舒适性等性能都会受到显着的影响。车体作为高速列车的主要承载结构,其制造质量的好坏将直接影响到高速列车行业发展的进程。高速列车车体是由众多铝合金型材焊接而成,而铝合金型材大多是挤压而得到的。一方面,挤压得到的型材本身就存在一定的制造偏差;另一方面,在零部件焊接过程中,由于剧烈的吸热和放热导致零部件产生焊后变形。另外,在装配过程中工装夹具还会引入定位偏差,这就导致了车体最终的制造质量和装配精度难以得到有效控制,这也是高速列车行业进一步发展所必须解决的问题。本文从高速列车车体的关键尺寸的装配偏差预测角度出发,着重研究了大型结构焊接变形的数值仿真预测方法,考虑和分析了车体装配过程中焊接变形、零件偏差、定位偏差等多种偏差源对车体最终装配质量的影响,并通过仿真结果与实测数据的比较验证了该装配偏差预测方法的准确性和可行性。该方法可为车体在设计开发阶段的零件尺寸设计、定位方式的选择及焊接工艺的制定提供指导。本文的具体研究内容包括以下三部分:（1）侧墙、车顶、底架三个大部件局部模型热弹塑性分析基于“局部-整体”的思想方法,利用热弹塑性有限元法研究了瞬态温度场对高速列车车体三个主要大部件焊缝处残余塑性应变分布的影响,指出了双椭球热源在铝合金焊接数值仿真上的适用性。通过对仿真结果的分析发现,残余塑性应变集中在焊缝及其热影响区域,这是因为该区域在焊接过程中的温度高、温度梯度大,不均匀的温度场所造成的内应力达到了材料的屈服极限,使得该区域材料产生了塑性应变,并引起了焊接结构的变形。（2）侧墙、车顶、底架三个大部件整体模型的焊接变形分析根据高速列车车体三个大部件局部模型的各道焊缝残余塑性应变的分布情况,提取了横向和纵向固有应变。在此基础上,参照侧墙、车顶和底架的焊接工艺流程建立了其整体结构的有限元模型,然后将提取的固有应变转化为各向异性的热膨胀系数赋予整体模型焊缝附近区域的材料,通过弹性计算实现对侧墙、车顶和底架三个大部件整体结构焊接变形的预测。通过对仿真结果的分析发现,侧墙高度、车顶宽度和底架宽度在焊后都出现了不同程度的收缩。实测数据和仿真结果有较好的吻合性验证了固有应变法预测焊接变形的可行性和准确性。（3）高速列车车体关键尺寸的装配偏差分析针对高速列车车体截面的高度和宽度装配精度预测问题,分析了零件图纸,根据现有工艺提供的定位策略和装配顺序,利用三维尺寸装配偏差分析软件建立了高速列车车体三个大部件的刚性装配偏差模型,并将焊接变形以均值移动的方式对侧墙高度、车顶宽度和底架宽度的刚性装配偏差结果进行了修正。然后,将修正的结果作为车体装配的初始输入偏差,模拟同时存在零件偏差、夹具定位偏差、焊接变形等因素的车体装配过程。通过仿真结果和实际测量数据的对比验证了该方法对存在焊接变形因素的装配偏差分析的可行性。
二、PREDICTION OF WELDING DEFORMATIONS BY FEM BASED ON INHERENT STRAINS（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、PREDICTION OF WELDING DEFORMATIONS BY FEM BASED ON INHERENT STRAINS（论文提纲范文）
（1）大型工程构件焊接模拟计算的模型及方法改进（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 激光焊接、激光电弧复合焊接技术 |
| 1.3 焊接数值模拟国内外研究现状 |
| 1.4 高铁车顶焊接模拟研究现状 |
| 1.5 大型压力容器拼接焊模拟现状 |
| 1.6 热弹塑性有限元理论 |
| 1.6.1 应力与应变关系 |
| 1.6.2 平衡方程 |
| 1.6.3 求解方程 |
| 1.7 固有应变理论 |
| 1.8 本文主要研究内容 |
| 第2章 焊接应力、变形及模拟流程介绍 |
| 2.1 焊接残余应力及变形 |
| 2.1.1 焊接残余应力的分类及成因 |
| 2.1.2 焊接残余变形及成因 |
| 2.2 焊接模拟专业软件介绍 |
| 2.2.1 Visual environment——前处理工具 |
| 2.2.2 Sysweld——焊接及热处理分析工具 |
| 2.2.3 Weldplanner——焊接装配分析工具 |
| 第3章 高铁车顶激光-MIG焊接变形仿真研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 计算模型改进 |
| 3.3 几何模型建立 |
| 3.4 热源模型 |
| 3.4.1 焊接实验 |
| 3.4.2 复合热源模型编程 |
| 3.5 材料参数 |
| 3.6 装夹条件 |
| 3.7 固有应变的提取 |
| 3.8 焊接模拟计算 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 大型薄壁激光拼接焊压力容器焊接仿真研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模型建立 |
| 4.3 热源模型 |
| 4.4 材料参数 |
| 4.5 分析讨论 |
| 4.5.1 焊缝位置的优化 |
| 4.5.2 焊接顺序的优化 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（2）钛合金耐压球壳等效变形试件在梯形载荷下的裂纹扩展性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 关于焊接残余应力和变形的研究现状 |
| 1.2.2 关于疲劳寿命预报方法的研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 耐压球壳的材料特性和应力分布特性 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 耐压球壳影响因素 |
| 2.2.1 耐压球壳的备选材料 |
| 2.2.2 耐压球壳的结构形式 |
| 2.2.3 耐压球壳的载荷谱和使用环境特征 |
| 2.3 耐压球壳模型参数确定 |
| 2.3.1 《规范》应力计算方法 |
| 2.3.2 模型参数确定 |
| 2.4 耐压球壳模型应力分布有限元分析 |
| 2.4.1 ABAQUS有限元分析软件简介 |
| 2.4.2 几何模型和材料属性 |
| 2.4.3 网格划分、边界条件及加载情况 |
| 2.4.4 有限元结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 耐压球壳等效变形试件设计及其焊接残余应力分布 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 等效变形试件的设计 |
| 3.3 等效变形试件焊接试验 |
| 3.4 焊板残余应力测试试验 |
| 3.4.1 X射线法和盲孔法的简介及差别 |
| 3.4.2 残余应力的测量 |
| 3.5 等效变形试件焊接过程有限元分析 |
| 3.5.1 SYSWELD软件简介 |
| 3.5.2 有限元计算模型 |
| 3.5.3 热源模型选取及热边界条件设定 |
| 3.5.4 温度场有限元计算结果分析 |
| 3.5.5 应力场有限元计算结果分析 |
| 3.5.6 应力场有限元计算结果有效性验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 钛合金裂纹扩展速率计算模型 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 钛合金蠕变本构模型 |
| 4.3 钛合金纯疲劳裂纹扩展速率模型 |
| 4.4 钛合金裂保载-疲劳纹扩展速率模型 |
| 4.5 两种计算模型的裂纹扩展速率对比分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 等效变形试件疲劳裂纹扩展试验及计算 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 等效变形试件疲劳试验 |
| 5.2.1 试验方案 |
| 5.2.2 试验结果及分析 |
| 5.3 疲劳裂纹扩展速率有限元分析 |
| 5.3.1 软件简介 |
| 5.3.2 静力分析有限元计算 |
| 5.3.3 裂纹扩展分析有限元计算 |
| 5.3.4 计算结果有效性验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作与结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附表一 裂纹E1 试验相关数据 |
| 附表二 裂纹N1、N2、N3 试验相关数据 |
| 致谢 |
| 读硕士学位期间已发表或录用的论文与软件着作权 |
（3）基于应变修正平均应力模型的梁柱节点断裂与低周疲劳评估（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 钢结构低周疲劳评估方法研究现状 |
| 1.2.1 名义应力法 |
| 1.2.2 传统断裂力学方法研究现状 |
| 1.2.3 主E-N曲线分析方法 |
| 1.2.4 微观断裂力学方法研究现状 |
| 1.3 本文主要工作及研究方法 |
| 第2章 单调荷载及循环荷载下的微观断裂理论 |
| 2.1 单调荷载下的微观断裂模型 |
| 2.2 循环荷载下的微观断裂模型 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 基于钢材单轴拉伸试验的微观断裂模型预测规律分析 |
| 3.1 单轴拉伸试验 |
| 3.1.1 试件概况 |
| 3.1.2 试验结果修正 |
| 3.2 有限元模拟 |
| 3.2.1 USDFLD用户子程序介绍 |
| 3.2.2 拉伸试件有限元模型 |
| 3.2.3 真实应力应变曲线修正方法 |
| 3.2.4 有限元断裂预测分析 |
| 3.3 微观断裂模型预测规律分析 |
| 3.3.1 不同应力状态下的应力三轴度 |
| 3.3.2 拉伸试件应力三轴度的变化规律 |
| 3.3.3 等截面拉伸的微观断裂模型规律分析 |
| 3.3.4 非等截面拉伸的微观断裂模型规律分析 |
| 3.4 网格尺寸敏感性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 应变修正平均应力模型的参数校准及梁柱节点断裂分析 |
| 4.1 SMMS模型的推导 |
| 4.2 应变修正平均应力模型参数校准 |
| 4.2.1 韧性参数校准公式 |
| 4.2.2 韧性参数校准结果 |
| 4.2.3 三种模型的计算量对比 |
| 4.3 SMMS模型断裂预测分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 MDSPS模型的推导及其参数校准 |
| 5.1 循环荷载下的SMMS模型的推导 |
| 5.2 混合强化模型 |
| 5.2.1 混合强化理论 |
| 5.2.2 混合强化模型参数的修正 |
| 5.3 MDSPS模型的参数校准 |
| 5.3.1 有限元模型 |
| 5.3.2 损伤变量的选取分析 |
| 5.3.3 参数拟合过程 |
| 5.3.4 参数拟合结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于MDSPS模型的钢框架梁柱节点超低周疲劳评估及试验验证 |
| 6.1 钢框架梁柱全焊节点疲劳试验 |
| 6.1.1 试验破坏情况总结 |
| 6.1.2 试验结果分析 |
| 6.2 基于MDSPS模型的钢框架梁柱节点超低周疲劳寿命评估 |
| 6.2.1 梁柱节点有限元模型 |
| 6.2.2 荷载位移曲线 |
| 6.2.3 钢框架梁柱节点超低周疲劳寿命评估 |
| 6.3 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
| 附录 B 攻读学位期间参与的科研项目 |
（5）钢板三角感应加热变形预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 水火弯板工艺介绍 |
| 1.2 钢板感应加热的温度和变形预测 |
| 1.3 三角加热变形预测的研究现状 |
| 1.4 本文主要工作 |
| 2 钢板感应加热固有应变基础理论 |
| 2.1 固有应变基础理论介绍 |
| 2.2 固有应变的计算模型 |
| 2.2.1 三棒模型 |
| 2.2.2 圆盘-弹簧模型 |
| 2.2.3 杆-簧模型 |
| 2.3 固有应变加载方法介绍 |
| 2.3.1 等效载荷法 |
| 2.3.2 固有变形法 |
| 2.3.3 温度载荷法 |
| 2.4 钢板感应加热实验与热弹塑有限元分析 |
| 2.4.1 感应加热实验及测量方案 |
| 2.4.2 电磁-热耦合的热弹塑性模型介绍 |
| 2.4.3 热弹塑性计算结果与实验比较 |
| 2.5 温度载荷法的应用 |
| 2.6 小结 |
| 3 平板线状感应加热的变形计算过程 |
| 3.1 温度载荷法的改进 |
| 3.1.1 热弹塑性计算结果的固有应变分布研究 |
| 3.1.2 实体单元加载分布固有应变的计算 |
| 3.2 线状加热的固有应变分布规律研究 |
| 3.3 线状加热固有应变的数据库计算 |
| 3.4 固有应变数据库自动查询程序的开发 |
| 3.5 平板多加热线感应加热实验 |
| 3.5.1 实验布置 |
| 3.5.2 测量方案 |
| 3.6 平板感应加热变形弹性有限元计算 |
| 3.7 多加热线相互影响的初步研究 |
| 3.7.1 多加热线的钢板感应加热实验 |
| 3.7.2 多加热线的热弹塑性计算 |
| 3.7.3 多加热线的固有应变法计算 |
| 3.8 小结 |
| 4 辊弯板三角感应加热的温度和变形特征研究 |
| 4.1 三角感应加热的数值计算与实验 |
| 4.1.1 三角感应加热电磁-热耦合模型介绍 |
| 4.1.2 三角感应加热实验 |
| 4.2 三角加热温度场研究 |
| 4.2.1 钢板表面的温度场分布 |
| 4.2.2 沿钢板厚度的温度场分布 |
| 4.3 应力、应变及变形分析 |
| 4.3.1 残余应力分布 |
| 4.3.2 塑性应变分布 |
| 4.3.3 垂向位移 |
| 4.4 基于固有应变法的钢板三角感应加热变形计算 |
| 4.4.1 三角加热固有应变的计算 |
| 4.4.2 固有应变的加载区域的确定 |
| 4.4.3 有限元模型建立与求解 |
| 4.4.4 固有应变的简化加载与验证 |
| 4.5 小结 |
| 5 辊弯板多加热线三角感应加热变形计算过程 |
| 5.1 三角加热横向收缩的影响因素 |
| 5.2 三角加热的固有应变分布规律研究 |
| 5.3 三角加热的固有应变数据库的建立 |
| 5.4 辊弯板多加热线三角加热实验 |
| 5.5 辊弯板多加热线变形计算 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（6）后倾式离心风机叶轮机器人焊接技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 机器人焊接系统发展应用现状 |
| 1.3 焊接变位机国内外研究现状 |
| 1.4 焊接变形预测研究现状 |
| 1.5 本课题来源及主要研究内容 |
| 第二章 回转式双工位机器人焊接系统总体方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 功能需求分析 |
| 2.3 现有机器人焊接系统总体方案 |
| 2.4 回转式双工位机器人焊接系统方案设计 |
| 2.4.1 回转式双工位焊接变位机的方案设计 |
| 2.4.1.1 回转式双工位焊接变位机组成单元设计 |
| 2.4.1.2 回转式双工位焊接变位机关键部件有限元分析 |
| 2.4.2 后倾式离心风机叶轮焊接夹具设计 |
| 2.4.3 机器人焊接系统选型 |
| 2.4.4 控制系统设计 |
| 2.4.4.1 控制系统硬件整体结构组成 |
| 2.4.4.2 控制系统用户界面设计 |
| 2.4.4.3 焊接机器人的控制流程 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 后倾式离心风机叶轮机器人焊接参数研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 热弹塑性有限元法 |
| 3.3 后倾式离心风机叶轮焊接结构件介绍 |
| 3.4 局部有限元模型仿真建模 |
| 3.4.1 局部有限元模型的创建和网格划分 |
| 3.4.2 焊接热源模型的建立 |
| 3.5 基于局部有限元模型的焊接参数模拟与验证 |
| 3.5.1 焊接电流、电压相同,焊接速度不同对局部有限元模型的影响 |
| 3.5.2 焊接速度、电压相同,焊接电流不同对局部有限元模型的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 后倾式离心风机叶轮机器人焊接顺序和焊接方向研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固有应变理论 |
| 4.3 后倾式离心风机叶轮焊接顺序的优化 |
| 4.3.1 固有应变的提取和施加 |
| 4.3.2 后倾式离心风机叶轮网格划分 |
| 4.3.3 不同焊接顺序下的变形分析 |
| 4.4 后倾式离心风机叶轮焊接方向的优化 |
| 4.4.1 焊缝处理 |
| 4.4.2 不同焊接方向下的变形分析 |
| 4.5 后倾式离心风机叶轮的试生产 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的研究成果 |
（7）激光喷丸成形固有应变建模理论及工艺规划方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 复杂型面壁板成形工艺研究现状 |
| 1.2.2 激光喷成形建模方法研究现状 |
| 1.2.3 固有应变建模理论研究现状 |
| 1.2.4 成形工艺规划方法研究现状 |
| 1.2.5 研究现状总结 |
| 1.3 本文研究目标与章节安排 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 章节安排 |
| 第二章 激光喷丸成形固有应变高效建模方法 |
| 2.1 固有应变基本概念 |
| 2.2 固有应变数值建模理论 |
| 2.2.1 固有应变控制方程 |
| 2.2.2 控制方程离散求解方法 |
| 2.2.3 计算方法与验证 |
| 2.2.4 网格收敛性分析 |
| 2.3 激光喷丸成形工艺模型 |
| 2.3.1 基于固有应变的工艺模型 |
| 2.3.2 热力耦合工艺模型 |
| 2.3.3 建模实施过程 |
| 2.4 模型验证与结果分析 |
| 2.4.1 实验过程 |
| 2.4.2 模型验证 |
| 2.4.3 耦合机理分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于冲击效应特征参量的固有应变反求方法 |
| 3.1 单参量固有应变反求的适定性 |
| 3.2 基于多特征参量联合反求方法 |
| 3.2.1 多特征参量反求基本过程 |
| 3.2.2 可测特征位移与固有应变 |
| 3.3 固有应变反求过程与结果 |
| 3.3.1 方板激光喷丸成形实验 |
| 3.3.2 激光冲击压力标定 |
| 3.3.3 初始固有应变的确定 |
| 3.3.4 固有应变反求结果 |
| 3.4 基于残余应力的固有应变验证 |
| 3.4.1 残余应力与固有应变的关系 |
| 3.4.2 验证结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 激光喷丸成形弯曲变形的固有矩理论 |
| 4.1 基于板壳弯曲的固有矩理论 |
| 4.1.1 板壳弯曲基本理论 |
| 4.1.2 固有矩控制方程 |
| 4.1.3 控制方程解的唯一性 |
| 4.2 固有矩数值模型 |
| 4.2.1 控制方程弱形式 |
| 4.2.2 离散与求解方法 |
| 4.2.3 固有矩模型的验证 |
| 4.3 固有矩反求方法 |
| 4.3.1 固有矩确定的解析方法 |
| 4.3.2 固有矩标定结果分析 |
| 4.4 固有矩模型的实验分析 |
| 4.4.1 轧制方向的影响分析 |
| 4.4.2 喷丸面积的影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于分布式固有矩的复杂型面工艺规划 |
| 5.1 激光喷丸成形工艺规划基本方法 |
| 5.1.1 等效工艺模型与中间变量 |
| 5.1.2 复杂型面的分布参数优化 |
| 5.2 基于偏微分方程约束的优化模型 |
| 5.2.1 激光喷丸成形优化问题描述 |
| 5.2.2 最优性条件分析 |
| 5.2.3 优化模型弱形式 |
| 5.2.4 优化模型离散形式 |
| 5.3 数值计算与稳定性控制 |
| 5.3.1 内点算法基本原理 |
| 5.3.2 数值计算方法 |
| 5.3.3 数值不稳定现象 |
| 5.3.4 聚集性控制方法 |
| 5.4 典型曲面激光喷丸成形验证分析 |
| 5.4.1 马鞍面和柱面优化分析 |
| 5.4.2 网格敏感性与约束影响 |
| 5.4.3 实验结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 本文的主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间已发表或录用的论文 |
| 1、研究论文 |
| 2、发明专利 |
| 致谢 |
（8）基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 大型复杂结构焊接变形关键问题及挑战 |
| 1.3 国内外研究现状分析 |
| 1.3.1 热-弹-塑性算法 |
| 1.3.2 固有应变算法 |
| 1.3.3 研究现状分析小结 |
| 1.4 主要研究内容以及创新 |
| 1.4.1 本文的主要研究内容 |
| 1.4.2 各章节之间的关系 |
| 2 基于准确能量分布的焊接结构应力变形分析算法研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 焊接过程中的能量分布 |
| 2.3 基于CFD模拟的热源模型 |
| 2.3.1 计算流体动力学模型 |
| 2.3.2 高能束焊接的CFD模型 |
| 2.3.3 CFD-FEM热源模型 |
| 2.4 焊接过程的温度-应力-变形问题有限元求解框架 |
| 2.4.1 焊接过程的温度场求解 |
| 2.4.2 焊接过程的应力场求解 |
| 2.4.3 非线性问题的Newton-Raphson求解算法 |
| 2.5 典型算例与讨论 |
| 2.5.1 与ABAQUS的对比分析 |
| 2.5.2 钛合金电子束焊接仿真分析 |
| 2.6 小结 |
| 3 基于塑性载荷及载荷力矩守恒的大型结构焊接变形算法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 基于残余塑性应变求解焊接变形的理论基础 |
| 3.2.1 残余塑性应变映射算法的提出 |
| 3.2.2 与固有应变理论的联系 |
| 3.2.3 基于塑性应变传递的大型结构焊接变形算法 |
| 3.2.4 塑性应变载荷力及载荷弯矩 |
| 3.3 焊接结构的超精度残余塑性应变映射算法 |
| 3.3.1 应用塑性应变法及其误差分析 |
| 3.3.2 基于塑性应变载荷不变的超精度映射算法 |
| 3.3.3 基于塑性应变载荷力矩守恒的修正算法 |
| 3.3.4 塑性应变的转换与加载 |
| 3.4 算例验证与讨论 |
| 3.4.1 平板焊接接头算例 |
| 3.4.2 不同网格的接头算例 |
| 3.4.3 不同类型的焊接接头 |
| 3.4.4 仿真结果与实测结果对比 |
| 3.4.5 分析与讨论 |
| 3.5 小结 |
| 4 大型结构焊接中的焊接工序与工装夹具的数学建模方法 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 焊接过程中的焊接顺序与工具夹具建模的数学依据 |
| 4.2.1 焊接流程 |
| 4.2.2 焊接过程中的刚度变化 |
| 4.2.3 焊接过程中的变形载荷 |
| 4.2.4 考虑焊接过程的计算流程 |
| 4.3 考虑工装夹具的数学建模 |
| 4.3.1 固定边界条件 |
| 4.3.2 夹持力 |
| 4.4 焊接顺序的数学建模 |
| 4.4.1 基于焊缝形貌的母材-焊缝模型 |
| 4.4.2 大型结构中的生死单元算法 |
| 4.5 复杂船体结构焊接变形算例验证 |
| 4.5.1 结构尺寸及焊接工艺 |
| 4.5.2 有限元分析模型 |
| 4.5.3 焊接接头弹塑性计算结果与分析 |
| 4.5.4 船体结构仿真分析结果 |
| 4.5.5 仿真结果与实测结果对比 |
| 4.5.6 焊接顺序对结构变形的影响 |
| 4.5.7 与传统算法对比分析 |
| 4.6 小结 |
| 5 分析系统的设计研发与工程应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 分析系统需求分析及设计 |
| 5.3 分析系统总体架构 |
| 5.4 分析系统具体模块 |
| 5.4.1 分析系统支持的有限元单元格式 |
| 5.4.2 前处理模块 |
| 5.4.3 数据结构的设计与实现 |
| 5.4.4 求解器模块 |
| 5.4.5 后处理模块 |
| 5.5 工程应用1-薄壁网格结构 |
| 5.5.1 结构简介 |
| 5.5.2 有限元模型 |
| 5.5.3 仿真变形结果 |
| 5.5.4 与实测结果对比 |
| 5.6 工程应用2-高服役性能推进器导流管 |
| 5.6.1 结构简介 |
| 5.6.2 焊接接头仿真结果 |
| 5.6.3 仿真变形结果及与实测值比较 |
| 5.6.4 不同焊接顺序对变形的影响 |
| 5.7 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录Ⅰ攻读博士学位期间获得的成果 |
| 附录Ⅱ 攻读博士学位期间参与的科研项目 |
（9）天线薄壁件装夹位置优化及其连接装配特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究背景 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 薄壁件装夹布局及变形误差方面 |
| 1.3.2 薄壁件铆接装配方面 |
| 1.3.3 薄壁件焊接装配方面 |
| 1.4 研究目标 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 章节安排 |
| 第二章 基于多种优化算法的薄壁件装夹位置优化及变形分析 |
| 2.1 多种优化算法的应用 |
| 2.1.1 自适应模拟退火算法 |
| 2.1.2 多岛遗传算法 |
| 2.1.3 粒子群优化算法 |
| 2.2 薄壁件装配的夹紧位置及变形分析 |
| 2.2.1 夹紧力和夹紧位置对薄壁件变形的影响 |
| 2.2.2 基于ASA、MIGA和 PSO算法的薄壁件位置优化 |
| 2.3 薄壁件装配接触力及接触变形模型的建立 |
| 2.3.1 接触力和变形模型 |
| 2.3.2 接触变形分析 |
| 2.4 薄壁件装配的原则及措施 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 基于有限元的薄壁件铆接装配变形偏差数值分析及试验 |
| 3.1 天线薄壁件装配结构模型 |
| 3.2 薄壁件铆接装配变形理论与仿真分析 |
| 3.2.1 铆钉变形理论模型的建立 |
| 3.2.2 铆接装配变形瞬态仿真分析 |
| 3.3 薄壁件铆接装配静态仿真分析 |
| 3.4 整体薄壁件装配结构的变形仿真分析 |
| 3.5 整体铆接薄壁件装配结构的测点试验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于分形理论模型的薄壁件铆接装配变形分析预测及试验验证 |
| 4.1 日字型铆接装配结构测点试验 |
| 4.2 基于小波神经网络法的铆接装配变形预测 |
| 4.3 基于统计法的分形维数的确定 |
| 4.4 分形表面的弹塑性变形分析 |
| 4.4.1 基于修正分形模型的微观变形分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 不同工况下薄壁件焊接装配特性及其变形机制分析 |
| 5.1 薄壁件焊接装配有限元模型及结构模型 |
| 5.2 热源模型的建立 |
| 5.3 不同工况对T型薄壁件焊接装配热态特性的影响 |
| 5.3.1 不同焊接方向的影响 |
| 5.3.2 不同焊接参数的影响 |
| 5.3.3 不同薄壁件厚度和热源参数的影响 |
| 5.4 工字型薄壁件焊接装配特性分析 |
| 5.5 并行T字型薄壁件焊接装配特性分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 基于分形修正模型的T型薄壁件焊接装配变形数值仿真分析及试验 |
| 6.1 焊接装配结构模型 |
| 6.2 焊接装配测点试验 |
| 6.3 基于修正的分形模型变形分析 |
| 6.3.1 焊接装配的分形维数值的确定 |
| 6.3.2 焊接装配接触面的变形分析 |
| 6.3.3 基于修正模型的变形分析 |
| 6.4 不同变量因素对薄壁件焊接装配特性的影响 |
| 6.4.1 不同的焊接方向对焊接变形的影响 |
| 6.4.2 不同的薄壁件厚度对焊接变形的影响 |
| 6.4.3 焊接装配过程参数对焊接变形的影响 |
| 6.5 焊接装配变形结果的比较性分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 相对复杂的焊接装配结构薄壁件变形试验分析与比较 |
| 7.1 两种结构类型的薄壁件焊接装配试验模型 |
| 7.2 两种结构类型的薄壁件焊接装配测点试验 |
| 7.2.1 日字型薄壁件焊接装配测点试验分析 |
| 7.2.2 多田字型薄壁件焊接装配测点试验分析 |
| 7.3 两种装配结构类型的焊接薄壁件微观变形分析 |
| 7.3.1 分形维数值的确定 |
| 7.3.2 各变形阶段的确定及初步微观变形值的计算 |
| 7.3.3 薄壁件对应的最终微观变形机制分析 |
| 7.4 不同装配方式及装配结构类型的薄壁件变形的对比分析 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 总结与展望 |
| 8.1 工作总结 |
| 8.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录一 |
| 附录二 |
| A2.1 日字型焊接装配体每个薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.1.1 厚度为2mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.1.2 厚度为4mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.1.3 厚度为6mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.2 多田字型焊接装配体每个薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.2.1 厚度为2mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.2.2 厚度为4mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| A2.2.3 厚度为6mm时焊接装配薄壁件上的拟合曲线 |
| 博士学位攻读期间的学术成果 |
| 致谢 |
（10）考虑焊接变形影响的高速列车车体装配偏差预测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景、意义及课题来源 |
| 1.1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.2 课题来源 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 焊接变形预测方法 |
| 1.2.2 装配偏差分析方法 |
| 1.2.3 文献综述小结 |
| 1.3 论文研究内容与结构安排 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 论文结构安排 |
| 第二章 焊接变形数值仿真理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 热弹塑性有限元理论基础 |
| 2.2.1 传热学理论 |
| 2.2.2 温度场分析理论 |
| 2.2.3 力学场分析理论 |
| 2.3 固有应变法理论基础 |
| 2.3.1 固有应变的概念 |
| 2.3.2 固有应变的获取方法 |
| 2.3.3 固有应变法在Abaqus中的应用 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 高速列车车体大部件局部模型热弹塑性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 “局部-整体”法 |
| 3.2.1 简化模型分析 |
| 3.2.2 求解流程 |
| 3.3 车体大部件局部模型有限元建模 |
| 3.3.1 几何模型建立 |
| 3.3.2 材料热物理性能 |
| 3.3.3 热源模型的选择 |
| 3.4 车体大部件热弹塑性分析 |
| 3.4.1 侧墙热弹塑性分析 |
| 3.4.2 车顶热弹塑性分析 |
| 3.4.3 底架热弹塑性分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 高速列车车体大部件整体模型焊接变形研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 侧墙整体模型焊接变形分析 |
| 4.2.1 侧墙焊接制造工艺流程 |
| 4.2.2 侧墙有限元模型的建立 |
| 4.2.3 固有应变量的确定 |
| 4.2.4 仿真结果与实测数据的对比 |
| 4.3 车顶整体模型焊接变形分析 |
| 4.3.1 车顶焊接制造工艺流程 |
| 4.3.2 车顶有限元模型的建立 |
| 4.3.3 固有应变量的确定 |
| 4.3.4 仿真结果与实测数据的对比 |
| 4.4 底架整体模型焊接变形分析 |
| 4.4.1 底架焊接制造工艺流程 |
| 4.4.2 底架有限元模型的建立 |
| 4.4.3 固有应变量的确定 |
| 4.4.4 仿真结果与实测数据的对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 考虑焊接变形因素的装配偏差分析在高速列车中的应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 车体装配过程分析 |
| 5.2.1 车体装配工艺流程 |
| 5.2.2 车体装配偏差源分析 |
| 5.2.3 车体尺寸检测系统设计 |
| 5.3 车体装配偏差模型的建立 |
| 5.3.1 三维偏差分析软件VisVSA简介 |
| 5.3.2 侧墙装配偏差分析 |
| 5.3.3 车顶装配偏差分析 |
| 5.3.4 底架装配偏差分析 |
| 5.3.5 车体装配偏差分析 |
| 5.3.6 模拟结果与实测数据对比分析 |
| 5.4 案例应用 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要研究工作及结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间学术成果 |
四、PREDICTION OF WELDING DEFORMATIONS BY FEM BASED ON INHERENT STRAINS（论文参考文献）
- [1]大型工程构件焊接模拟计算的模型及方法改进[D]. 韩春花. 太原理工大学, 2021(01)
- [2]钛合金耐压球壳等效变形试件在梯形载荷下的裂纹扩展性能研究[D]. 杨露. 上海海洋大学, 2021
- [3]基于应变修正平均应力模型的梁柱节点断裂与低周疲劳评估[D]. 郭赛聪. 兰州理工大学, 2021(01)
- [4]外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响[J]. 梁伟,郑颖,邓德安. 机械工程学报, 2021(06)
- [5]钢板三角感应加热变形预测研究[D]. 鹿想. 大连理工大学, 2020(02)
- [6]后倾式离心风机叶轮机器人焊接技术研究[D]. 王林. 浙江理工大学, 2020(04)
- [7]激光喷丸成形固有应变建模理论及工艺规划方法[D]. 罗明生. 上海交通大学, 2019(06)
- [8]基于塑性应变映射的大型结构焊接变形仿真方法研究[D]. 梁吕捷. 华中科技大学, 2019(03)
- [9]天线薄壁件装夹位置优化及其连接装配特性研究[D]. 潘明辉. 东南大学, 2019(01)
- [10]考虑焊接变形影响的高速列车车体装配偏差预测研究[D]. 姚利民. 上海交通大学, 2018