MTFM的建立及其在铝合金筒体结构焊接变形预测中的应用

孙延军¹，李德成²，张增磊¹，鄢东洋³，史清宇¹

1. 清华大学机械工程系先进成形制造教育部重点实验室2. 中国运载火箭技术研究院首都航天机械公司3. 北京宇航系统工程研究所

摘 要：应用以温度为控制变量且体现焊接温度场瞬时移动特性的高效计算方法——移动温度函数法(moving temperaturefunction method,MTFM),综合采用材料性能依赖于温度及温度历史的材料新模型,建立了4种几何尺寸铝合金简体结构的焊接过程三维有限元模型,预测了焊后母线下凹变形.同时,应用传统顺序耦合计算方法建立了有限元模型以对比计算效率与精度,并进行了实验验证.与传统顺序耦合计算方法相比,MTFM耗时均缩短60%以上,大幅提高了计算效率;所预测的铝合金简体结构焊后下凹变形量与传统顺序耦合计算方法模拟结果以及实际测量结果均吻合较好,计算误差小于10%.本文所应用的高效焊接数值模拟计算方法适用于不同几何尺寸铝合金简体结构,一定程度上说明了MTFM对不同结构和尺寸的焊接结构焊后变形预测的适用性.

关键词：焊接;数值模拟;高效计算;大型结构;