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激光深熔焊细长小孔数值模拟与试验研究

陈根余 陈晓锋 周聪 李时春 廖生慧

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激光深熔焊细长小孔数值模拟与试验研究

    作者简介: 陈根余(1965-),男,教授,博士生导师,主要从事激光焊接等方面的研究。E-mail:hdgychen@163.com.
  • 基金项目:

    国家自然科学基金资助项目(51175165);国家科技重大专项基金资助项目(2013ZX04001131)

  • 中图分类号: TG456.7

Numerical simulation and experimental research of slender keyholes during deep penetration laser welding

  • CLC number: TG456.7

  • 摘要: 为了准确模拟焊接过程中小孔的瞬态形成过程,采用水平集法追踪小孔气/液界面,运用混合理论处理固/液相变,建立了气、液、固三相耦合模型。该模型综合考虑了表面张力、浮力、反冲压力、固/液间摩擦力、潜热、对流以及辐射等影响因素,数值计算得到小孔演变的动态过程和孔内外金属蒸汽行为。模拟发现,小孔形貌瞬态变化,前后壁凹凸变形,逐渐趋于稳定,孔径约为1mm;金属蒸汽与小孔相互影响,最大蒸汽速率为5.3m/s。采用改进的"三明治"方法进行激光焊接实验验证,实验结果与模拟结果相吻合。结果表明,水平集法追踪小孔自由界面在激光深熔焊模拟中具有良好的适用性。这为小孔的研究提供了理论依据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-03-03
  • 录用日期:  2014-04-11
  • 刊出日期:  2015-03-25

激光深熔焊细长小孔数值模拟与试验研究

    作者简介: 陈根余(1965-),男,教授,博士生导师,主要从事激光焊接等方面的研究。E-mail:hdgychen@163.com
  • 1. 湖南大学 汽车车身先进设计制造国家重点实验室, 长沙 410082;
  • 2. 湖南大学 激光研究所, 长沙 410082
基金项目:  国家自然科学基金资助项目(51175165);国家科技重大专项基金资助项目(2013ZX04001131)

摘要: 为了准确模拟焊接过程中小孔的瞬态形成过程,采用水平集法追踪小孔气/液界面,运用混合理论处理固/液相变,建立了气、液、固三相耦合模型。该模型综合考虑了表面张力、浮力、反冲压力、固/液间摩擦力、潜热、对流以及辐射等影响因素,数值计算得到小孔演变的动态过程和孔内外金属蒸汽行为。模拟发现,小孔形貌瞬态变化,前后壁凹凸变形,逐渐趋于稳定,孔径约为1mm;金属蒸汽与小孔相互影响,最大蒸汽速率为5.3m/s。采用改进的"三明治"方法进行激光焊接实验验证,实验结果与模拟结果相吻合。结果表明,水平集法追踪小孔自由界面在激光深熔焊模拟中具有良好的适用性。这为小孔的研究提供了理论依据。

English Abstract

参考文献 (16)

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