【正文】 西 南 交 通 大 學(xué) 本 科畢業(yè)設(shè)計（論文） AlMgSi 系鋁合金 MIG 焊 溫度場及應(yīng)力場數(shù)值模擬 年 級 :2021 級 學(xué) 號 : 姓 名 : 專 業(yè) :材料成型及控制工程 指導(dǎo)老師 : 2021 年 06 月 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 I 頁 院 系 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè) 材料成型及控制工程 年 級 2021 級 姓 名 許文 題 目 AlMgSi 系鋁合金 MIG 焊溫度場及應(yīng)力場數(shù)值模擬 指導(dǎo)教師 評 語 指導(dǎo)教師 (簽章 ) 評 閱 人 評 語 評 閱 人 (簽章 ) 成 績 答辯委員會主任 (簽章 ) 年 月 日 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 II 頁 畢 業(yè) 論 文 任 務(wù) 書 班 級： 07 成型 01 班 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 20215302 發(fā)題日期： 2021 年 3 月 1 日 完成日期： 2021 年 6月 8日 題 目： AlMgSi 系 鋁合金 MIG 焊溫度場及應(yīng)力場數(shù)值 模擬 本論文的目的、意義 本文通過焊接試驗 得到的數(shù)據(jù) 驗證大型有限元分析軟件 Sysworld 模擬 焊接 溫度場和應(yīng)力場的結(jié)果準(zhǔn)確性 和可行性，再模擬 不同長度焊件的溫度場和應(yīng)力場 ，分析其變化規(guī)律，為簡化高速列車鋁合金的有限元數(shù)值模擬分析提供理論基礎(chǔ)和實驗依據(jù)，然后 模擬 高速列車側(cè)墻局部的溫度場和 應(yīng)力場， 分析 溫度場和線能量 對 應(yīng)力場的影響 ， 為研究整個車體的三維溫度場和應(yīng)力場提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)，促進(jìn)了限元數(shù)值模擬在焊接力學(xué)分析以及工程中的應(yīng)用。 學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) ① 查閱資料、收集整理資料，明確 本論文研究的內(nèi)容和意義； ② 熟悉 Sysworld 軟件 中的 SYSWELD 模塊，還有相關(guān)建模軟件和網(wǎng)格劃分軟件 VisualMesh； ③ 結(jié)合實驗，驗 證 SYSWELD 數(shù)值模擬鋁合金 MIG 焊的溫度場和應(yīng)力場得準(zhǔn)確性 ； ④ 數(shù)值模擬不同長度焊件的溫度場和應(yīng)力場 并分析其 變化規(guī)律； ⑤ 模擬 鋁合金 高速列車 側(cè)墻局部的溫度場和應(yīng)力場，分析殘余應(yīng)力對結(jié)構(gòu)的影響 ； ⑥ 外文資料的閱讀及翻譯。 論文各部分內(nèi)容及時間分配（共 16 周） 第一部分： 查閱資料、收集整理資料 （ 2周） 第二部分： 外文資料的閱讀及翻譯 （ 2周） 第三部分： 熟悉 Sysworld 軟件中的 Sysweld 模塊，還有相關(guān)建模軟件和 網(wǎng)格劃分軟件 VisualMesh （ 4周） 第四部分： 實驗測得實際焊接的典型點的熱循環(huán) 曲線和焊接之后的典型 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 III 頁 截面的殘余應(yīng)力 （ 2 周） 第五部分： 數(shù)值模擬不同長度焊件的溫度場和應(yīng)力場 （ 1 周） 第六部分： 模擬鋁合金高速列車側(cè)墻局部的溫度場和應(yīng)力場 （ 2 周） 第七 部分： 撰寫畢業(yè)論文 （ 2周） 論文評閱及答辯： （ 1周） 備 注 參考文獻(xiàn)至少 30 篇以上， 其中英文參考文獻(xiàn)不得少于 5篇。要求格式如下： (1)專著 [M]、論文集 [C]、學(xué)位論文 [D]、報告 [R] [序號 ] 主要責(zé)任者 .文獻(xiàn)題名 [文獻(xiàn)類型標(biāo)識 ].出版地 :出版者 ,出版年 .起止頁碼 (任選 ). (2)期刊文章 [序號 ] 主要責(zé)任者 .文獻(xiàn)題名 [J].刊名 ,年 ,卷 (期 ):起止頁碼 . (3)報紙文章 [序號 ] 主要責(zé)任者 .文獻(xiàn)題名 [N].報紙名 ,出版日期 (版次 ). (4)國際、國家標(biāo)準(zhǔn) [序號 ] 標(biāo)準(zhǔn)編號 ,標(biāo)準(zhǔn)名稱 [S]. (5)電子文獻(xiàn) [序號 ] 主要責(zé)任者 .電子文獻(xiàn)題名 [電子文獻(xiàn)及載體類型標(biāo)識 (數(shù)據(jù)庫 [DB]，計算機(jī)程序 [CP]，電子公告 [EB])].電子文獻(xiàn)的出處或可獲得地址 ,發(fā)表或更新日期 /引用日期 (任選 ). 指導(dǎo)教師： 年 月 日 審 批 人： 年 月 日 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 IV 頁 摘 要 摘要： 隨著中國高速鐵路快速發(fā)展，鋁合金具備的良好塑性，易成型，輕量化，耐腐蝕等優(yōu)點使得鋁合金在高速列車 制造中的使用越來越多，焊接 技術(shù)作為一種很重要的成型技術(shù)廣泛地運(yùn)用于鋁合金高速列車的制造中。 焊接過程是涉及電弧產(chǎn)生，復(fù)雜傳熱，金屬相變，焊接變形和焊接應(yīng)力等復(fù)雜現(xiàn)象的一個過程，焊接 時的高密度的瞬時熱輸入，局部加熱，熱源的相對運(yùn)動，使得所焊工件受熱不均勻，產(chǎn)生很大的應(yīng)力和變形，對工件的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生不好的影響，所以 分析 焊接過程中的復(fù)雜溫度場和應(yīng)力場對分析焊接結(jié)構(gòu)質(zhì)量有決定性意義，隨著計算機(jī)的快速發(fā)展和相關(guān)商業(yè)軟件的開發(fā)，有限元數(shù)值模擬成為研究焊接技術(shù)的重要手段。 本文以大型商業(yè)軟件 SYSWELD 為 平臺，結(jié)合鋁合金實際焊接方法和工藝， 模擬實際焊接情況的溫度場和應(yīng)力場， 和 實驗方法 測量 得到的溫度值和應(yīng)力值 對比 ， 驗證了有限元模擬軟件 SYSWELD 在模擬溫度場和應(yīng)力場時的可靠性和準(zhǔn)確性。 驗證軟 件的可靠性之后，分別 模擬 長度為 100mm， 200mm， 400mm， 800mm而其他條件不變化的焊件的 溫度場和應(yīng)力場 ，發(fā)現(xiàn)只要 焊件 達(dá)到一定長度， 焊件 的溫度場和應(yīng)力場就 會在中間位置出現(xiàn) 穩(wěn)定 狀態(tài)， 長度越長，中間穩(wěn)定狀態(tài)越長 ，所以模擬適當(dāng)長度焊件得到的溫度場和應(yīng)力場和模擬很長焊件的溫度場和應(yīng)力場是一樣的 。這為簡化高速列車鋁合金側(cè)墻的建模和溫度場與應(yīng)力場的分析提供了理論依據(jù)。 以上面模擬實驗作為理論依據(jù)，可以縮短側(cè)墻模型的長度，大幅減少計算量而不影響軟件模擬的結(jié)果。模擬時，分同時焊接兩條焊縫，焊完一條后馬上焊接第二條 ，焊完一條冷卻一段時間后再焊第二條 這 三種情況 進(jìn)行計算，得到溫度場和應(yīng)力場，分析得到兩條焊縫同時焊接得到的溫度和應(yīng)力相對較大，而焊完一條冷卻一段時間后再焊第二條這種情況的應(yīng)力情況較好，所以建議企業(yè)在生產(chǎn)制造時考慮本文的研究結(jié)果。 關(guān)鍵詞 ： 有限元；數(shù)值模擬；溫度場；應(yīng)力場 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 V 頁 Abstract With Chinese h