316L超薄板激光焊接的失稳变形规律

张景祺¹，林健¹，雷永平¹，许海亮¹，王细波²

1. 北京工业大学材料科学与工程学院2. 北京宇航系统工程研究所

摘 要：基于以能量准则判定的薄板稳定理论,建立超薄板激光焊接头失稳变形的有限元模型。使用ABAQUS模拟了0.07 mm厚的316L钢箔平板堆焊的温度场和应力场,获得其固有应变的分布情况。以固有应变作为等效载荷对薄板的焊后失稳变形进行特征值屈曲分析,与实测变形结果进行对比,优化数值模型,发现在较低热输入下,超薄金属板产生凹-凸变形,在较高热输入下产生反向的凸-凹变形。讨论了薄板变形模态发生改变的原因。引入低阶特征值屈曲模态作为初始变形趋势进行非线性屈曲分析,分析失稳变形量,与实际变形测量结果基本一致。保持薄板长宽比为1∶1,改变薄板尺寸,拟合了薄板临界失稳载荷与其尺寸的数值关系。结果表明,薄板面积越小,薄板的临界屈曲载荷越大。而随着薄板厚度的增大,临界屈曲载荷显著增大。

关键词：超薄板;激光焊;固有应变;屈曲分析;临界屈曲载荷;有限元模拟;