TA2中厚板激光焊接温度-应力场仿真分析

激光焊接技术的发明,成功地解决了传统熔焊技术在钛及钛合金焊接中带来的效率低、热影响区大等问题,但焊接是一个涵盖金属热学、力学和相变的复杂过程,在实际生产工艺中很难实时跟踪还原焊接过程中各个时刻的温度和应力状态。本文主要针对激光焊接的参数特点,采用有限元计算方法,以TA2中厚板作为焊接材料,给定材料的各项物理性能和热学参数,选用高斯分布的热源模型,利用焊接子程序实现热源的移动,建立激光焊接过程中温度场和应力场的数值耦合模型,对TA2中厚板激光焊接过程中产生的温度场和应力场进行实时动态模拟,实现对焊接过程中各个时刻的温度及热应力的实时预测。结果表明:激光焊接的温度以焊点为中心向外梯度降温,当焊接过程稳定后,整体呈现出典型准稳态温度场的特征;在整个焊接过程中,最大的瞬时应力值始终出现在热源的前端。通过有限元计算系统地研究激光焊接过程中温度场和应力场的分布规律,为优化焊接工艺和规划焊接参数提供理论指导和依据。