Ti2AlNb合金电子束熔透焊的数值模拟

李艳军^1,2,3，赵玥¹，吴爱萍^1,2,3，朱瑞灿⁴，王国庆⁵

1. 清华大学2. 摩擦学国家重点实验室3. 先进成形制造教育部重点实验室4. 首都航天机械公司5. 中国运载火箭技术研究院

摘 要：采用热-弹-塑性有限元计算模拟了Ti2AlNb合金电子束焊的温度场和应力场。为了准确反映熔透型电子束焊接的特点,对旋转高斯曲面体热源模型进行了改进。研究结果表明:采用改进的热源模型能准确地模拟穿透型电子束焊焊缝横截面轮廓;残余应力的模拟结果与实验结果吻合较好,证明了有限元模型的正确性;Ti2AlNb合金电子束焊后残余应力以纵向拉应力为主,且集中分布在距焊缝中心线3 mm的区域内;横向残余应力在表面附近区域呈压应力,内部呈拉应力,表面横向压应力是由焊缝纵向和厚度方向的收缩导致的;焊缝内部出现三向拉应力的状态。

关键词：Ti2AlNb合金;电子束焊;残余应力;数值模拟;