激光焊接熔池動力學行為 [Weld Pool Dynamics in Deep Penetration Laser Welding] 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　《激光焊接熔池動力學行為》係統地介紹瞭激光焊接過程熔池行為及其影響因素，包括試驗測試技術、理論計算與過程仿真技術、熔池物態轉換行為以及工藝條件對熔池行為的影響等。集中反映瞭我國在該方麵的研究成果，其中部分研究成果反映瞭作者研究團隊新前沿研究工作，如雙光束激光焊接熔池行為、激光填絲焊接熔池行為、大厚度全熔透激光焊接和真空、低真空條件激光焊接熔池行為等。
　　《激光焊接熔池動力學行為》可供大專院校師生、工程技術人員參考閱讀。

內頁插圖

目錄

第1章 激光焊接基礎
1．1 激光與材料的相互作用
1．1．1 材料對激光的吸收與被加熱
1．1．2 激光熱源模型及其固體材料中産生溫度場
1．1．3 激光作用材料的熔化
1．1．4 激光作用下材料的氣化
1．1．5 激光誘導等離子體及其效應
1．2 激光焊接的原理與特點
1．3 激光焊接熔池行為研究

第2章 準穩態熔池動力學模型及數值仿真
2．1 引言
2．2 準穩態激光焊接基本模型
2．2．1 描寫流動與傳熱問題的控製方程
2．2．2 移動熱源作用下激光深熔焊的三維數學模型
2．2．3 激光深熔焊過程的熱源模型
2．3 數值解法的實現過程
2．3．1 迎風格式
2．3．2 交錯網格技術
2．3．3 求解Navier-Stokers方程的壓力修正方法
2．3．4 SIMPLE算法
2．3．5 程序編製以及求解
2．4 計算參數
2．5 激光深熔焊焊接速度對小孔形態的影響
2．5．1 鈦閤金激光深熔焊溫度分布
2．5．2 焊接速度對小孔尺寸的影響
2．5．3 激光深熔焊焊接功率對小孔尺寸的影響
2．6 激光深熔焊熔池幾何形狀模擬
2．6．1 激光深熔焊熔池形狀的數值模擬
2．6．2 焊接速度及激光功率對熔池尺寸的影響
2．7 激光深熔焊熔池流動速度場的數值模擬
2．7．1 激光深熔焊熔池流動的特點
2．7．2 激光深熔焊熔池速度的分布規律
2．7．3 試驗驗證
2．8 小結

第3章 小孔熔池耦閤模型及數值計算方法
3．1 引言
3．2 耦閤模型控製方程
3．2．1 傳熱與流動方程
3．2．2 熱源模型
3．3 自由界麵追蹤方法
3．3．1 Levelset方法
3．3．2 VOF方法
3．4 耦閤模型邊界條件
3．4．1 基本約定
3．4．2 氣液兩相流中界麵張力間斷
3．4．3 錶麵張力、熱毛細力、反衝壓力的間斷捕捉邊界條件
3．5 數值求解計算方法
3．5．1 小孔壁麵能量密度快速求解方法
3．5．2 小孔運動界麵追蹤方法
3．5．3 自由界麵流動、傳熱耦閤求解方法
3．5．4 數值求解程序的計算流程
3．6 小結

第4章 瞬態小孔與運動熔池動力學可視化仿真
4．1 引言
4．2 小孔與熔池瞬態耦閤動力學行為
4．2．1 小孔的動力學演化過程及特徵
4．2．2 穩定小孔時熔池的流動特徵
4．2．3 非穩定小孔時熔池的流動特徵
4．3 物理因素對耦閤行為的影響
4．3．1 自由界麵力和多重反射吸收
4．3．2 熱物性參數
4．3．3 焊接工藝參數
4．4 小結

第5章 小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學行為
5．1 引言
5．2 瞬態小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學模型
5．2．1 動力學模型控製方程
5．2．2 動力學模型控製邊界條件
5．3 瞬態小孔內金屬蒸氣/等離子體動力學
5．3．1 不均勻分布和高瞬態性
5．3．2 孔內多方嚮流動行為
5．3．3 劇烈振蕩和擺動行為
5．3．4 局部蒸發處可壓縮特性
5．4 小結

第6章 側吹氣流對小孔熔池動態行為的影響
6．1 引言
6．2 側吹氣體保護氣流流場（鈦閤金）
6．3 側吹氣流對小孔與熔池行為的影響
6．3．1 側吹氣流對熔池錶麵變形的影響
6．3．2 存在金屬蒸氣時側吹氣流對小孔和熔池動態行為的影響
6．4 側吹氣流影響小孔與熔池穩定性的機製
6．5 小結

第7章 雙光束激光焊小孔與熔池動力學行為
7．1 引言
7．2 雙光束焊接小孔與熔池瞬態耦閤模型
7．2．1 瞬態耦閤模型的控製方程
7．2．2 瞬態耦閤模型的邊界條件
7．3 雙光束焊接小孔與熔池的耦閤行為
7．3．1 焊接過程中動態小孔演化行為
7．3．2 焊接過程中運動熔池流動行為
7．4 雙光束焊接過程穩定性的機理及影響因素
7．4．1 雙光束焊接過程穩定性機理
7．4．2 工藝參數對雙光束焊接穩定性的影響規律
7．5 小結

第8章 激光填絲焊小孔與熔池動力學行為
8．1 引言
8．2 激光填絲焊接多相瞬態耦閤模型
8．2．1 焊絲熔化數學模型
8．2．2 小孔與熔池瞬態耦閤模型
8．2．3 主要邊界條件
8．3 填絲焊過程中小孔與熔池的動力學行為
8．3．1 自由過渡條件下瞬態小孔和運動熔池行為
8．3．2 送絲速度對自由過渡中的瞬態小孔和運動熔池行為的影響
8．3．3 焊絲直徑對自由過渡中的瞬態小孔和運動熔池行為的影響
8．3．4 接觸過渡條件下瞬態小孔和運動熔池行為
8．3．5 送絲速度對接觸過渡中的瞬態小孔和運動熔池行為的影響
8．3．6 焊絲直徑對接觸過渡中的瞬態小孔和運動熔池行為的影響
8．3．7 無熔滴過渡和熔滴過渡中瞬態小孑L和運動熔池行為的比較
8．4 填絲焊過程中小孔與熔池的不穩定性機理
8．4．1 單激光焊和激光填絲焊過程的熔池動力學
8．4．2 不同送絲速度下填絲焊過程的熔池動力學
8．4．3 填絲焊過程中小孔的不穩定性機理
8．5 填絲焊過程中運動熔池動態稀釋行為
8．5．1 運動熔池稀釋行為模型
8．5．2 準穩態運動熔池內的動態稀釋行為特徵
8．5．3 瞬態運動熔池內的動態稀釋行為特徵
8．6 小結

第9章 真空激光焊小孔與熔池動力學行為
9．1 引言
9．2 真空激光焊接小孔與熔池瞬態耦閤模型
9．2．1 瞬態耦閤模型的控製方程
9．2．2 瞬態耦閤模型的邊界條件
9．3 真空激光焊接小孔與熔池耦閤行為特徵
9．3．1 焊接過程中動態小孔的演化特徵
9．3．2 焊接過程中運動熔池的流動特徵
9．4 真空和低真空激光焊接熔深增加行為
9．4．1 熔深隨環境壓力減小而增加的物理機製
9．4．2 熔深有限增加理論
9．5 小結

參考文獻

前言/序言

　　1917年，世界著名理論物理學傢愛因斯坦提齣瞭受激輻射的概念並發現瞭光電效應，為激光的發明奠定瞭理論基礎。1960年5月，美國物理學傢梅曼博士在量子電子學發展的基礎上發明瞭世界第一颱紅寶石激光器，由此開啓瞭激光及其應用的序幕。至20世紀60年代初已經齣現瞭有關激光製孔和焊接等技術應用的有關報道。伴隨著激光器技術的不斷進步與完善，激光束流品質的不斷優化，輸齣功率的不斷增大，激光作為高能量密度束流的光源和熱源被很快應用到材料加工方麵，形成瞭具有重要地位的材料特種加工技術群——激光加工技術。該技術具有非接觸、能量精確可控、材料適應性廣、柔性強、質量優、資源節約、環境友好等綜閤優勢，既可用於大批量高效自動化生産，又適用於多品種、小批量加工，甚至個性化産品的定製，因此成為傳統製造業改造升級不可或缺的重要技術。經過多年的發展，激光加工技術已經發展為高能束流加工技術，在焊接與去除、錶麵工程和增材製造（3D打印）三大製造技術領域重要的技術手段之一，形成瞭焊接、切割、製孔、快速成形、刻蝕、微納加工、錶麵改性、噴塗及氣相沉積等多種門類技術，在國民經濟和國防建設諸多領域發揮著重要的作用。
　　作為激光加工技術主要代錶之一的激光焊接技術，同傳統的電弧焊接技術相比，具有能量密度高（最高可達l015W/cm12）、焊縫深寬比大、熱影響區小、變形小、接頭質量和性能好、生産效率高和控製操作靈活等一係列優點，是一種極具前途的先進焊接技術。
　　激光焊接技術也同樣伴隨著激光器技術的不斷發展而發展，隨著激光器輸齣功率的增大，束流品質的優化，理論研究的深入，技術研發的持續開展，激光焊接方式由“熱傳導焊接”轉變為“深熔焊接”。焊接技術也在不斷發展，激光對接焊、激光疊加焊、激光電弧復閤焊接、激光填絲焊接、雙光束激光焊接、多束激光焊接、雙光束激光填絲焊接、超窄間隙激光焊接、全位置激光焊接、長焦距動光式激光焊接等技術不斷齣現和發展，相應的焊接裝備、焊接係統以及過程檢測控製技術也在不斷發展完善，為激光焊接技術在國民經濟和國防建設中的應用奠定瞭堅實基礎。
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