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CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

王强 焦俊科 王飞亚 张文武 盛立远

引用本文:
Citation:

CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

    作者简介: 王强(1990-),男,硕士研究生,主要研究方向为激光加工技术。.
    通讯作者: 焦俊科, jiaojunke@nimte.ac.cn
  • 基金项目:

    宁波市自然科学基金资助项目(2015A610078);深圳市基础研究布局资助项目(JCYJ20150529162228734)

  • 中图分类号: TG456.7

Finite element analysis of CFRP and stainless steel laser welding

    Corresponding author: JIAO Junke, jiaojunke@nimte.ac.cn ;
  • CLC number: TG456.7

  • 摘要: 为了研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRP)与不锈钢激光焊接的机理,及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律,采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型,计算得到了温度场和应力场的分布,分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律,并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明,该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布;激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响;计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合,验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-07
  • 录用日期:  2015-11-11
  • 刊出日期:  2016-11-25

CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

    通讯作者: 焦俊科, jiaojunke@nimte.ac.cn
    作者简介: 王强(1990-),男,硕士研究生,主要研究方向为激光加工技术。
  • 1. 宁波大学 机械工程与力学学院, 宁波 315211;
  • 2. 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所, 宁波 315201;
  • 3. 北京大学 深圳研究院, 深圳 518055
基金项目:  宁波市自然科学基金资助项目(2015A610078);深圳市基础研究布局资助项目(JCYJ20150529162228734)

摘要: 为了研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRP)与不锈钢激光焊接的机理,及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律,采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型,计算得到了温度场和应力场的分布,分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律,并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明,该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布;激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响;计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合,验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。

English Abstract

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