[发明专利]一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法

说明书

本发明公开了一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法。包括步骤：首先对待焊铝锂合金T型接头进行焊前状态精准测量；然后将测量结果作为初始条件建立铝锂合金T型接头热‑力耦合模型并完成参数化设定，再根据被焊件结构形态、焊接工艺、服役性能要求等设计不同的变形控制方案并递交运算，分析比较各个方案焊接接头应力与变形分布情况，选出最佳焊接工艺方案；其次再将焊后应力与变形分布结果作为初始条件建立焊接过程与焊后处理一体化的热‑力耦合模型，并根据实际要求设计不同的焊后处理方案，最后比较各个焊后处理方案的接头应力与变形分布情况，选出最佳全流程工艺方案。

技术领域

本发明属于焊接仿真领域，特别涉及一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法。

背景技术

随着新一代运载火箭、载人航天工程、探月工程等国家重大航天工程的开展，飞行器的机动性、速度、承载能力、可靠性等指标逐渐提高。新型高比强度材料和大尺寸薄壁复杂结构得到大量采用。铝锂合金作为一种高比强度材料已逐渐走向成熟和国产化，并在航空航天领域具有广泛的应用前景。

在航天大型复杂薄壁舱体制造方面，激光焊接是此类材料和结构的理想连接工艺技术。铝锂合金激光焊接与传统铆接、机加工相比，具有减重效果显著、气密性好、疲劳性能高、生产效率高、容易实现自动化、柔性化等优点。特别在减重方面，使用激光焊接结构替代传统的铆接结构，在相同的结构刚度下，重量可减小约20％，并且成本降低近25％。对于激光焊接壁板，通常采用T型结构双激光束双侧同步焊接，与传统的T型结构单面焊接双面成型工艺不同，双激光束双侧同步焊接工艺可使焊接效率显著提高，且焊接过程中接头成形效果好。特别地，该工艺保证了底板外侧表面的完整性，因而大量应用在航空航天等对外表面气动外形完整性、结构性能完整性要求较高的场合。

采用集成数值模拟技术将焊前状态、焊接过程和焊后处理等多工序流程模型化参数化，实现数据共享与一体化建模的精准集成模拟，通过对焊接过程和焊后处理合理的设计不同的工艺方案，获取关键结果信息，能够科学、有效的指导2.5mm厚度铝锂合金T型接头双光束双侧同步焊接在变形控制方面的探索与优化。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明提供一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法。目的在于通过集成模拟方法对焊前状态，焊接过程和焊后处理等多工序流程采用不同的工艺组合进行应力和变形的预测和控制，从而在节省试验、缩短研发周期、提高构件的质量的同时优化出合理的焊接全流程工艺参数，以达到改善焊接结构的制造质量、提高其性能。

为达到上述目的，本发明的一种面向精确变形控制的2.5mm厚度铝锂合金T型接头焊接结构集成模拟方法，包括步骤如下：

(1).焊前状态精准测量；

(2).焊接过程精确控制；

a.将步骤(1)的测量结果作为初始条件，导入焊接过程模型，建立铝锂合金T型接头焊接模拟过程中的热-力耦合模型并完成参数化设定；

b.根据被焊件结构形态、焊接工艺、服役性能要求等设计不同的变形控制方案并递交运算；

c.分析比较各个方案焊接接头应力与变形分布情况，选出最佳焊接工艺方案，导出焊后应力与变形分布结果。

(3).焊后处理模型化参数化。

a.将步骤(2)的应力与变形分布结果作为初始条件，导入焊后处理模型，建立焊接过程与焊后处理一体化的热-力耦合模型；

b.根据实际要求设计不同的焊后处理方案；

c.分析比较各个焊后处理方案的接头应力与变形分布情况，选出最佳全流程工艺方案；

d.若焊后处理结果不合理可直接返回焊接过程重新进行方案选择与设置。