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1.5.3 有限元方法的具体应用 7
1.6 本课题研究目的及内容 8
2 LF21高强铝合金多层结构钎焊过程温度场数值模拟 9
2.1 LF21高强铝合金钎焊有限元模型建立 9
2.1.1 模拟过程中理论解析的假设 12
2.1.2 热弹塑性力学模型的选择 12
2.1.3 钎焊接头有限元模拟条件 12
2.2 参数的选择 12
2.3 网格划分 13
2.4 施加载荷 15
2.5 LF21高强铝合金多层结构钎焊过程温度场结果分析 19
3 LF21高强铝合金多层结构钎焊过程温度场数值模拟及结果分析 25
结 论 34
致 谢 35
参考文献36
1 绪论
铝及铝合金具有耐腐蚀、强度高、易成形、密度小、导热好和价格便宜等特点，而且高强铝合金还具有良好的焊接性和成形工艺性，具有非常不错的经济效益和特殊的优势，因此在军事、汽车和航空航天各工业中被广泛的应用[1]。但是由于铝及铝合金特殊的化学、物理性能，比如变形明显和热扩散迅速等，从而在焊接的过程中会遇到许多问题比如气孔、热裂纹和氧化等。对于这种情况，人们想出了各种焊接方法，比如电子束焊、MIG焊、TIG焊、搅拌摩擦焊以及激光焊等焊接方法[2,3]。铝及铝合金的钎焊是铝合金焊接的重要方法，拥有焊件变形不大、尺寸精度好等优势，近年来在各地区都得到了普遍的运用。铝及铝合金的钎焊技术近年来研究较多。随着时代的发展，铝及铝合金钎焊的工艺也在迅速的提高之中，在钎焊方法、钎料和钎剂的选择上都有很大的提高[4-8]。铝合金构件的大型化和复杂化已经成了必然趋势，因此对铝合金多层复杂结构的钎焊过程的不可控性和复杂性也大大增加。ANSYS和ADINA软件可以对焊接过程进行三文有限元温度场及应力场数值模拟，本文将选用ADINA软件对高强铝合金多层结构整体钎焊过程进行三文有限元温度场及应力场数值模拟，模拟不同夹具数量、夹持位置条件下，高强铝合金多层结构的温度及受力情况，分析钎焊温度、夹持条件等参数对多层结构结构整体钎焊变形量的影响。
1.1 课题背景与意义
1.1.1 课题背景
以前，远距离探测雷达是军事界的一种主要的防御手段，它有十分重要的作用，例如跟踪敌机、搜索、警戒等。如今，随着科技的发展，远距离探测雷达的功能也得到了更多完善，可以起到引爆、寻的、炮瞄、制导等进攻的辅助手段，非常显著的增加了武器的效能。除此之外，雷达在民用方面也有着十分广泛的应用，例如地图测绘，国土资源普查交通导航以及，气象、天气预报等。雷达的微波功率器件是雷达中最重要的器件之一，此器件非常显著地影响着雷达的功能。同时，微波功率器件的发展方向是被雷达器件的发展所引导的[9]。
随着现在科技武装力量的对抗的不断的强化，军事领域对于电子装备的要求也越来越高，轻量化、小型化、高可靠性、高性能都是必须的，对更加优秀的焊接技术的需求也越来越高。现代雷达中的波导组件是一种具有多层复杂结构、精度很高、内壁粗糙度狠低的薄壁型构件，采用传统的机械加工成型是十分困难的。近年来，波导组件随着雷达技术的提高也在不断地改进，以前通常采用铜合金来制作波导组件，但由于现在铝合金的焊接技术发展的迅速，工艺和设备更加优秀，所以改用铝合金制作。但是，由于铝合金的焊接在技术方面还有一定的困难和欠缺，而且因为能够与铝合金母材相匹配的钎料种类太少以及钎焊方法的不足，从而导致多数辛辛苦苦加工出来多层复杂结构的铝合金工件存在这样那样的缺陷导致功亏一篑。因此，研究高强铝合金的钎焊工艺成为了提高成品其率的决定性课题。