基于动态网格的非稳态TIG焊接热传导模型

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1、山东大学硕士学位论文基于动态网格的非稳态TIG焊接热传导模型姓名：张建纲申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：孙俊生2002.10.20些型篓堡篁墼丝查—————一基于动态网格的非稳态TIG焊接热传导模型摘要综合考虑了熔池表面的蒸发散热以及材料的热物性参数随温度变化等符合TIG焊接过程的实际情况，根据能量守恒的基本原理和TIG焊接工艺的特点，建立了运动电弧作用下非稳态TIG焊接热传导的三维数值分析模型。为了保证计算精度，同时也能有效地提高计算效率，在计算方法方面进行了有效改进，采用了动态非均匀网格技术，解决了非均匀网格的自动生成以及新、旧网格节点上的数据传递两个关

2、键技术问题。这一工作为计算大型工件、复杂焊缝奠定了基础。采用有限差分、动态非均匀网格等技术，利用VisualFORTRAN编程工具编制了计算程序，模拟了1Crl8Ni9Ti不锈钢和普通低碳钢TIG焊接熔池建立、准稳态以及熄弧后熔池凝固的全过程，定量分析了焊接工艺参数对熔池几何形状及焊接温度场的影响规律。厂进行了普通低碳钢TIG焊接平板堆焊工艺实验。利用计算机视觉检测系统摄取了熔池的正面图象，并对所获得的图象进行去噪及边缘增强处理，获取熔池的上表面形状，再结合焊缝的横断面几何尺寸，对数值分析模型进行了修正，同时验证了数值模拟结果，结果表明计算值与实测值吻合良好。Ⅳ关键词：T

3、IG焊接、温度场、非稳态过程、动态非均匀网格、数值模拟HEATTRANSFERMODELOFNoN—STEADYTIGWELDINGBASEDoNDYNAMICGRIDSABSTRACTBasedontheprinciplesofenergyconversationandthecharacteristicsofTIGweldingprocess，3-Dnumericalanalysismodelofnon—steadyTIGweldingheattransferunderlocomotivearcisestablishedafterconsideringtherealco

4、nditionsinTIGweldingI)fOCesS，suchasevaporationandheatdispersiononthesurfaceofweldpoolandmaterialheatthermalphysicalpropertieschangingwithtemperature．Toensurecomputationprecisionandincreasecomputationefficiency,computationmethodisimproved．Inthispaper，dynamicnon-uniformgridsmethodisadopted，

5、whichsolvesthetwokeytechnicalissuesofthenon·uniform刚dsauto-creationanddatatransferattheintersectionsofnewandoldgri凼andestablishesthebasisoflargeworkpieceandsophisticatedweldseal．Adoptingfinitedifferenceanddynamicnon-uniformgridsmethods，thewholeprocessof1CrlgNi9Tistainlesssteelandcommonmil

6、dsteelTIGwelding，fromweldpoolestablishment，tosteadystateandatlasttoweldpoolsolidificationafterextinguishingarc，issimulated．Therelationofweldingprocessparametersandweldpoolgeometricalfiguresisalsoquantitativelyanalyzed．Bead—on—-plateweldingprocessexperimentsofcommonmildsteelTIGweldingaredo

7、ne．Theweldpoolelevationimagesarecapturedwithcomputervisualdetectionsystem．TheseimagesRredealtwithbygettingridofnoisesIjandenhancingimageedges．Weldpooltop—sidefigurationisobtained．Thenumericalanalysismodelismodifiedwithcombiningweldsealcross—sectiongeometricalsizesat