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第1章 绪论 1

1.1引言 1

1.2激光焊接技术 2

1.2.1激光焊接原理 3

1.2.2激光深熔焊小孔效应 3

1.2.3激光深熔焊能量吸收机制 4

1.2.4激光深熔焊光致等离子体现象 4

1.2.5钛合金激光焊接的常见缺陷 5

1.3焊接残余应力 6

1.3.1横向残余应力OY 6

1.3.2横向残余应力分布 6

1.3.3残余应力的不良影响 7

1.4焊后处理工艺 8

1.4.1焊前预处理 8

1.4.2随焊处理 8

1.4.3焊后处理 9

1.5超声振动随焊对熔凝行为的影响 11

参考文献 13

第2章 脉冲激光点热源作用下金属的温度场 15

2.1引言 15

2.2温度场的计算模型 15

2.2.1激光加热金属板传热模型 15

2.2.2有限元解析方法 17

2.3脉冲点热源加热金属温度场模型的建立 20

2.3.1物理模型 20

2.3.2激光能量加载模型 21

2.3.3材料参数 25

2.3.4初始条件及边界条件 28

2.4单脉冲作用下金属的热响应 28

2.4.1温度场的分布 28

2.4.2温度场的演变 30

2.4.3温度梯度场的分布 31

2.5多脉冲点热源作用下金属的热响应 34

2.5.1温度场的分布 34

2.5.2温度场的演变 35

2.5.3温度梯度场分布 36

参考文献 38

第3章 脉冲点热源作用下金属的应力场 39

3.1引言 39

3.2弹塑性本构关系 39

3.2.1屈服准则 40

3.2.2强化法则 41

3.2.3增量本构关系 43

3.2.4弹塑性本构关系的矩阵形式 43

3.2.5热弹塑性本构关系 45

3.2.6有限元求解方法 46

3.2.7热应力场耦合求解 47

3.3有限元模型的建立 48

3.3.1材料参数 48

3.3.2初始条件 48

3.3.3边界条件 49

3.4单脉冲作用下金属的应力响应 49

3.4.1应力场分布特点 49

3.4.2应力场演变特点 51

3.5多脉冲点热源部分叠加加热金属板的应力响应 55

3.5.1纵向应力 55

3.5.2横向应力 58

3.5.3残余应力 60

3.5.4残余应力与熔深的关系 61

参考文献 66

第4章 激光振动焊修试验方法 67

4.1超声振动系统 67

4.1.1处理工艺 67

4.1.2试验系统及装置 68

4.1.3焊接工装设计及系统力学模型 72

4.2可视化验证试验 74

4.2.1试验方法 76

4.2.2不同液体的表现 77

4.3激光焊接工艺参数回归正交旋转组合设计 78

4.3.1二次回归正交旋转组合试验设计 79

4.3.2试验方案 80

4.3.3试验结果与分析 81

4.3.4优化焊接参数试验验证 86

参考文献 87

第5章 超声振动对激光焊接热循环的影响 88

5.1激光焊接热循环试验系统 88

5.1.1测温方式和温度采集模块 88

5.1.2温度传感器计算 89

5.1.3热循环测试软件及模块集成 90

5.2激光焊接热循环的特征参数和数学表征分析 92

5.2.1特征温度点的分析及TC4相变点的测定 92

5.2.2焊接热循环历程的数学表征 93

5.3超声振动激光焊接热循环试验 94

5.3.1试验材料与方法 94

5.3.2试验结果 95

5.3.3超声对焊接过程的热影响分析 98

5.3.4试验结果分析 100

5.4不同超声功率下的焊接最高温度预测模型 103

5.4.1最高温度预测模型 104

5.4.2最高温度预测模型的验证 106

参考文献 107

第6章 超声振动对接头组织的影响 108

6.1超声振动对焊接修复裂纹宏观形貌的影响 108

6.2超声振动对接头晶粒的影响 111

6.2.1试验方法 111

6.2.2试验结果与分析 111

6.3超声振动对马氏体相变的影响 117

6.4超声振动对焊接缺陷的影响 119

6.4.1试验设备与方法 120

6.4.2试验结果与分析 120

6.5超声振动对位错的影响 124

参考文献 127

第7章 超声振动对接头力学性能的影响 128

7.1试验设备与方法 128

7.1.1再裂纹焊接修复试验方法 128

7.1.2拉伸性能测试方法 128

7.1.3冲击性能测试方法 128

7.1.4疲劳性能测试方法 129

7.1.5接头显微硬度测试方法 130

7.2超声振动对裂纹激光焊接修复接头力学性能的影响 130

7.2.1对接头拉伸性能的影响 130

7.2.2对接头冲击性能的影响 133

7.2.3对接头疲劳性能的影响 137

7.2.4对接头显微硬度的影响 139

7.3超声振动对接头断口形貌的影响 142

7.3.1对拉伸断口形貌的影响 142

7.3.2对冲击断口形貌的影响 143

7.3.3对疲劳断口形貌的影响 145

参考文献 149

第8章超声振动对残余应力和变形的影响 151

8.1焊接残余应力应变的相关测量方法 151

8.1.1焊接应力的分类 151

8.1.2焊接应力的测量方法 152

8.2残余应力的描述方法 154

8.2.1残余应力与残余变形的关系 154

8.2.2试验件的设计 158

8.2.3熔深与残余变形的关系 159

8.3焊接残余应力分布规律及超声振动下的衰减机理 162

8.3.1钛合金薄板焊接残余应力的分布规律 162

8.3.2焊接残余应力在超声振动下的衰减机理 164

8.4超声振动对一次裂纹修复残余应力的影响 168

8.4.1试验方法 169

8.4.2试验结果与分析 172

8.5超声振动对再裂纹修复残余应力的影响 178

8.5.1试验结果 178

8.5.2试验结果与分析 179

8.6超声振动控制裂纹修复残余应力的工艺稳定性分析 182

8.7超声振动对焊接残余变形的影响 184

8.7.1试验材料与方法 184

8.7.2试验结果与分析 185

8.8基于超声振动的焊接残余应力和残余变形的相关性分析 189

参考文献 192