hpddl激光焊接热过程数值分析

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1、山东大学硕士学位论文HPDDL激光焊接热过程：：j数值分析摘要HPDDL(HighPowerDirectDiodeLaser)是一种可用于焊接的新型的激光器，它具有波长短、体积小、重量轻、光电转换效率高、输出功率稳定等一系列优点。HPDDL激光器光斑呈长条形，与C02激光器和Nd：YAG激光器输出的光斑相比，对间隙具有更强的适应性。因此，在制造业各领域中，肿DDL激光焊接得到了越来越广泛的应用。本文针对该新型激光焊接的工艺特点，建立了HPDDL激光焊接热源及热过程数值分析模型，为实现其工艺参数的优化奠定了基础。为建立HPDDL激光焊接热过程数值分析模型，提出了HPD

2、DL激光焊接的两种热源作用模式：二次函数分布模式和高斯分布模式。根据HPDDL激光长条型光斑的特点，在工件上划分动态非均匀网格，用有限差分的方法对热传导方程进行离散化处理，在VisualFortran程序语言的平台上编制焊接温度场计算程序，对HPDDL激光焊接准稳态温度场进行数值分析。计算结果表明：所建立的两种热源模型中，二次函数分布的热源模型更适合于HPDDL激光焊接温度场的数值模拟。基于描述HPDDL长条形激光光斑的二次函数热源分布模式，对薄钢板三种工艺条件(1000W、685W、532W)下的焊接热过程进行了数值分析，得出了关于焊缝宽度、熔池形状和热循环曲线的

3、基础数据。结果表明焊缝宽度的计算值与实验测量值吻合较好。根据视觉检测系统拍摄的熔池图像，对数值模拟得到的熔池形状进行了比较分析，并讨论了影响熔池形状的主要因素。关键词：HPDDL；热源作用模式；焊接热过程；数值分析ⅢABSTRACTNumericalAnalysisoftheThermalProcessinHPDDLWeldingHighPowerDirectDiodeLaser(HPDDL)isanovellasersystemthatcanbeusedinwelding，whichhasafewadvantagessuchasshortwavelength,sm

4、allsize，lightweight,highefficiencyofphotoelectricconversionandreliableoutput,ere．ComparedtoC02laserandNd：YAGlaser,theHPDDLalsohaspredominanceforitsspeciallightspotgeometry········striplight,whichmadeHPDDLmoretolerabletothegapofweldseanl．ThusHPDDLhasbeenwidelyusedinmanufacturing．Inthiss

5、tudy，thenumericalanalysismodelofHPDDLprocessisdeveloped、析tllconsideringitsprocesscharacteristics．Andthemodelcouldbethebasisforoptimizingtheparametersofthisnewweldingprocess．TodevelopthenumericalanalysismodelofthermalprocessinHPDDLwelding，twotypesofheatsourcemodesareproposed，oneisparabo

6、lic-distributionmodeandanotherisGaussian-distributionmode．Adynamicnon-uniform酣dsystemisusedtodiscretetheworkpiece．Acomputerprogramisdesigned、析tlllanguageVisualFortrantorealizethecalculationofthequasi—steadystatetemperaturefieldinHPDDLweldingprocess．Theprogramissuccessfullydebuggedandth

7、esimulationresultsdemonstratethattheparabolic-distributionmodeismoresuitabletodescribetheHPDDLweldingthermalprocessthantheOaussian—distributionmode．Numericalsimulationsofweldingthermalprocessonthinsteelplatesarecarriedoutforthreeweldingconditions(outputpowerl000W、685W、532W)byusingpar