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模式搜索法反演多丝埋弧焊双椭球热源模型参数

作　者: 郭晓凯
导　师: 陈俊梅
学　校: 上海交通大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 多丝埋弧焊 模式搜索法 双椭球热源模型参数
分类号: TG445
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


在多丝埋弧焊的模拟过程中,热源模型参数的定义是非常重要的,因为它直接影响到焊接熔池的形状,然而,这些参数很难从实际实验中测得。本文主要是讨论埋弧焊中双椭球热源参数值的反演过程,得到如下结论:1、进行X70钢在单丝埋弧焊中的对接过程,通过实际实验和计算模拟实验测得的温度场数据、焊缝宽度和焊缝深度数据的比较,运用模式搜索法反演得到了双椭球热源参数的最优值,即Cf1=12mm, Cr1=25mm, Cd1=13mm, Ch1=13mm,整体误差E=1.7893。2、以单丝埋弧焊实验中得到的双椭球热源参数的最优值作为双丝埋弧焊试验中第一个双椭球热源参数最优值,并在此基础上,以同样的方法反演出第二个双椭球热源参数的最优值,即Cf2=8mm, Cr2=15mm, Cd2=10mm, Ch2=9mm,整体误差E=0.9295。3、以双丝埋弧焊实验中得到的两个双椭球热源参数的最优值作为三丝埋弧焊试验中第一个和第二个双椭球热源参数最优值,并在此基础上,以同样的方法反演出第三个双椭球热源参数的最优值,即Cf3=6mm, Cr3=8mm, Cd3=6mm, Ch3 =10 mm,整体误差E=1.3539。4、通过以上各种实验、计算以及讨论,证明了加速步长法反演多丝埋弧焊中双椭球热源模型参数的合理性和准确性。5、在双丝埋弧焊中使用一个双椭球热源模型代替两个双椭球热源模型,进行反演热源模型参数值的实验。结果发现,该种热源模型简化方式得到的温度场、焊缝宽度以及焊缝深度数据与实际实验测得的数据误差较大,没有原实验模拟结果精确。6、在三丝埋弧焊中分别使用一、两个双椭球热源模型代替三个双椭球热源模型,进行反演热源模型参数值的实验。结果发现,该两种热源模型简化方式得到的温度场、焊缝宽度以及焊缝深度数据与实际实验测得的数据误差较大,其中以单热源的简化方式误差最大,双热源次之,原实验的误差最小。7、由结论5和结论6,可以发现,在多丝埋弧焊中,为了简化热源模型,减少计算模拟时间,用较少的热源模型代替多个热源模型,将会导致计算结果精度下降,与真实情况相差较大。如精度要求较低,可采用该种简化方法。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-9
第一章 绪言  9-22
  1.1 课题背景  9-10
  1.2 多丝埋弧焊  10-19
    1.2.1 国内外埋弧焊机的发展状况  10-11
    1.2.2 埋弧焊工艺的特点  11-14
    1.2.3 多丝埋弧焊的电能效率  14-15
    1.2.4 高效化埋弧焊接  15-19
  1.3 数值模拟在多丝埋弧焊接中应用  19-22
    1.3.1 数值模拟应用及发展  19-20
    1.3.2 多丝埋弧焊接数值模拟现状  20-21
    1.3.3 本文内容  21-22
第二章 有限元模型和计算方法  22-49
  2.1 温度场计算模型  22-33
    2.1.1 焊接温度场的数学模型  22-26
    2.1.2 温度场有限元控制方程  26-28
    2.1.3 热源模型的选取  28-33
  2.2 最优化理论基础  33-38
    2.2.1 最优化的历史简述  33-34
    2.2.2 无约束最优化问题  34-35
    2.2.3 无约束优化的直接方法-模式搜索法  35-38
  2.3 实验方法  38-49
    2.3.1 双椭球热源参数的反演过程  38-41
    2.3.2 埋弧焊实验  41-45
    2.3.3 有限元数值模拟  45-49
第三章 单、多丝埋弧焊中反演双椭球热源模型参数  49-69
  3.1 单、多丝埋弧焊中反演双椭球热源模型参数  50-67
    3.1.1 单丝埋弧焊中反演双椭球热源模型参数  50-56
    3.1.2 双丝埋弧焊中反演双椭球热源模型参数  56-62
    3.1.3 三丝埋弧焊中反演双椭球热源模型参数  62-67
  3.2 本章小结  67-69
第四章 多丝埋弧焊中简化双椭球热源模型可行性讨论  69-86
  4.1 双丝埋弧焊中单个双椭球热源模型代替两个双椭球热源模型  69-75
  4.2 三丝埋弧焊中两个双椭球热源模型代替三个双椭球热源模型  75-80
  4.3 三丝埋弧焊中单个双椭球热源模型代替三个双椭球热源模型  80-85
  4.4 本章小结  85-86
第五章 结论  86-87
参考文献  87-91
致谢  91-92
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  92-95
上海交通大学硕士学位论文答辩决议书  95

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接工艺 > 埋弧焊（焊剂层下焊）
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