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CO_2短路过渡焊接熔池三维瞬态数值模拟

焊接学报 2016年第1期37卷 115-119,134页

作者：夏胜全孙晓明中国工程物理研究院绵阳621900 清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

考虑CO_2短路过渡焊接过程中的随机性,建立了考虑熔滴熔池短路时刻、熔滴初始大小等因素的熔滴自适应模型.此外,采用非对称高斯热源模型来考虑电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,结合附加源项法考虑电弧压力、电磁力和浮力,采用连续表... 详细信息

考虑CO_2短路过渡焊接过程中的随机性,建立了考虑熔滴熔池短路时刻、熔滴初始大小等因素的熔滴自适应模型.此外,采用非对称高斯热源模型来考虑电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,结合附加源项法考虑电弧压力、电磁力和浮力,采用连续表面张力模型计算表面张力,采用VOF方法追踪熔池表面,采用焓-孔隙度法考虑熔化凝固过程中的糊状区的动量损失,建立了CO_2短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.利用该数学模型计算6 mm厚低碳钢板的CO_2短路过渡焊接熔池的温度场和流场的瞬态发展,模拟和试验结果的短路间隔时间概率密度分布及焊缝成形吻合良好.

关键词：短路过渡熔池熔滴自适应模型

CO_2气体保护焊电弧温度场和流场建模与分析

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焊接学报 2013年第11期34卷 97-100,118页

作者：夏胜全区智明孙晓明清华大学先进成形制造教育部重点实验室北京100084

建立了CO2气体保护焊焊接电弧三维瞬态模型,通过采集实际CO2气体保护焊瞬变电流数据,运用磁流体动力学(magneto hydrodynamics,MHD)等基本理论,结合ANSYS的多物理场耦合功能,模拟出了CO2气体保护焊焊接电弧的电场电流密度、磁场电磁力... 详细信息

建立了CO2气体保护焊焊接电弧三维瞬态模型,通过采集实际CO2气体保护焊瞬变电流数据,运用磁流体动力学(magneto hydrodynamics,MHD)等基本理论,结合ANSYS的多物理场耦合功能,模拟出了CO2气体保护焊焊接电弧的电场电流密度、磁场电磁力、温度和速度场的分布.电弧温度场分布模拟结果和文献中的试验数据基本一致.同时通过计算系统的流体雷诺数和马赫数对该模型中的流体层流假设和不可压缩假设的合理性进行了验证.该数学模型可为控制CO2气体保护焊焊接电弧提供理论指导,也为进一步分析CO2气体保护焊电弧的动态过程打下了基础.

关键词：焊接电弧数值建模多物理场耦合

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熔滴短路过渡建模及熔池三维瞬态行为模拟

哈尔滨工业大学学报 2016年第5期48卷 160-165页

作者：夏胜全朱志明孙晓明中国工程物理研究院四川绵阳621900 清华大学机械工程系北京100084

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采... 详细信息

针对短路过渡CO_2焊接的熔滴过渡随机性强、熔池动态行为复杂的特点,考虑熔滴与熔池短路时刻、短路时刻的熔滴半径、温度和中心位置等随机因素,提出了熔滴短路过渡行为模型.采用非对称高斯热源表征电弧热流密度沿焊接方向的非对称性,采用附加源项法处理熔池各动量源,采用VOF追踪熔池气-液界面,采用液相分数法和焓-孔隙度法处理液-固糊状区熔化金属凝固潜热及动量损失,建立了短路过渡焊接熔池的三维瞬态模型.基于FLUENT软件二次开发,模拟了熔池的动态行为,研究了熔池温度场和流场的瞬态变化.对比等速送丝和脉冲送丝情况,熔滴短路间隔时间的概率密度分布和焊缝成形的模拟与实验结果吻合良好,验证了熔滴短路过渡行为模型和熔池三维瞬态模型的有效性.

关键词：短路过渡行为模型熔池动态行为数值模拟短路过渡频率焊缝成形

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珍珠岩覆盖剂膨化特性的研究

珍珠岩覆盖剂膨化特性的研究

作者：夏胜全华中科技大学

学位级别：硕士

随着铸件产量在我国的逐年上升,对于铸造覆盖剂的用量也大幅度提升,而珍珠岩覆盖剂作为一种高效覆盖剂被广泛使用。在珍珠岩覆盖剂的使用性能中,其膨胀性能占主导作用,因此对于珍珠岩覆盖剂的膨胀性能的研究具有十分重要的意义。珍珠岩... 详细信息

随着铸件产量在我国的逐年上升,对于铸造覆盖剂的用量也大幅度提升,而珍珠岩覆盖剂作为一种高效覆盖剂被广泛使用。在珍珠岩覆盖剂的使用性能中,其膨胀性能占主导作用,因此对于珍珠岩覆盖剂的膨胀性能的研究具有十分重要的意义。珍珠岩膨胀的内在动力是存在于其内部的水,只有适当的含水量才有利于珍珠岩的膨胀,过多或过少均不利于其膨胀,而在珍珠岩原矿中存在过多的水,于是有必要通过预处理工艺除去珍珠岩原矿中多余的水。本文先通过正交实验探讨了在预处理过程中预热温度、预热时间和筛分粒度三个主要因素对于珍珠岩最终膨胀倍数影响程度的大小,结果显示筛分粒度和预热温度影响最为显著,预热时间其次,三者之间的交互作用影响不大;通过单因素实验进一步确定了本实验条件下的最佳预处理工艺参数:预热温度750℃,预热时间10s,筛分粒度0.9mm～1.7mm。之后,进一步从水的作用机制、微孔作用机制和粘度作用机制三个方面来说明珍珠岩膨化性能。其中,在水的作用机制中,用DTA差热分析及付里叶红外光谱FTIR的方法探讨了珍珠岩原矿中水的存在形式,得出在珍珠岩中,含少量结晶水,可忽略。水主要存在形式是裂隙水和包裹在玻璃质中的结构水,结构水以分子水形式和羟基水形式存在。水在珍珠岩膨胀过程中很可能通过改变粘度和Si-OH的脱水作用模式来发挥作用;在微孔作用机制中,预处理后剩余在珍珠岩中的水生成的水蒸气由于高温瞬时预处理时孔洞的形成能快速聚集在该孔洞中从而有利于获得较大的膨胀倍数;在粘度作用机制中,由于高温瞬时膨胀能提高珍珠岩中[SiO4]四面体聚合度从而提高粘度,有利于获得较大最终膨胀倍数。最后,本文进行了新型聚渣覆盖剂的研制,得出经Na3AlF6浸泡后烘干使用效果较好,经工业应用使用情况良好。

关键词：珍珠岩覆盖剂膨胀倍数正交实验 DTA差热分析红外光谱

同方学位论文库评论

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激光深熔焊熔池三维瞬态行为数值模拟

中国激光 2016年第11期43卷 88-97页

作者：夏胜全何建军王巍吕学超张彤燕中国工程物理研究院四川绵阳621907

考虑熔池蒸气反冲压力、表面张力、热浮力等力学因素和熔池内、外部的对流、辐射等热学过程,采用沿深度方向衰减的旋转高斯体热源简化熔池对激光的吸收,采用流体体积法追踪气/液界面,采用液相体积分数法和焓-孔隙度法分别处理熔化凝固... 详细信息

考虑熔池蒸气反冲压力、表面张力、热浮力等力学因素和熔池内、外部的对流、辐射等热学过程,采用沿深度方向衰减的旋转高斯体热源简化熔池对激光的吸收,采用流体体积法追踪气/液界面,采用液相体积分数法和焓-孔隙度法分别处理熔化凝固潜热及液-固糊状区的动量损失,建立了激光深熔焊接熔池的三维瞬态模型。运用该数学模型获得了不锈钢激光深熔焊接过程中熔池及小孔温度场和流场的瞬态变化。计算表明,熔池最高温度呈现线性增长、趋于平稳和小幅振荡三个阶段;小孔在焊接过程中呈现前倾和后倾两种姿态,且存在周期性振荡行为。计算得到的熔池形状和焊缝横截面的试验结果基本吻合,小孔振荡行为也从相关文献的实验结果中得到了验证。

关键词：激光技术三维瞬态模型流体动力学深熔焊振荡

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土热传导系数及模型的研究现状和展望

岩土力学 2016年第6期37卷 1550-1562页

作者：张楠夏胜全侯新宇王照宇德州大学阿灵顿分校美国阿灵顿76019 南京地铁运营有限责任公司江苏南京210000 江苏开放大学建筑工程学院江苏南京210036 盐城工学院土木工程学院江苏盐城224003

近年来,随着全球能源消耗的增加,对新能源的开发和利用日益重要。地热资源作为一种清洁环保的新能源已经开始引起广泛的关注,对岩土材料的热性质研究也逐渐受到国内外学者的重视。土的热性质包括热传导系数、热扩散系数和比热容。其中,... 详细信息

近年来,随着全球能源消耗的增加,对新能源的开发和利用日益重要。地热资源作为一种清洁环保的新能源已经开始引起广泛的关注,对岩土材料的热性质研究也逐渐受到国内外学者的重视。土的热性质包括热传导系数、热扩散系数和比热容。其中,热传导系数作为其中最重要的性质,它不仅决定了热量在土体中的传播速度和土体温度场的分布,同时也是各种地热泵、能量桩等建筑热工结构设计中需要考虑的主要参数之一。首先介绍了土热传导系数的工程背景和研究意义,描述了土中的热量传播方式和类型,阐述了热传导系数的概念,并分析了土热传导系数的各种影响因素(含水率、密度、矿物成分、温度等)。在此基础上,总结了目前国内外土热传导系数模型的研究现状,并对各个模型的优缺点进行了简要的分析和评价。最后,提出了对土传导系数及模型研究的建议和展望。

关键词：热传导系数预测模型研究现状展望

基于有限元法的钒合金电子束熔炼过程数值模拟研究（英文）

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稀有金属材料与工程 2019年第3期48卷 711-715页

作者：苏斌陈道明王震宏马荣李鱼飞夏胜全中国工程物理研究院四川江油621907

基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。结果表明:熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫... 详细信息

基于ANSYS有限元软件建立了钒合金电子束熔炼过程的数理模型,对V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼过程进行了数值模拟,研究了不同熔炼工艺参数下的熔炼过程温度场分布规律以及熔池形状。结果表明:熔炼过程温度场分布及熔池形状受到熔炼功率及扫描半径的影响。随着熔炼功率的增大,熔池最高温度将会线性增大,熔池宽度和深度将会逐渐增大。随着扫描半径的增大,熔池最高温度将会先增大后减小,通过分析获得了V-4Cr-4Ti合金电子束熔炼的最佳工艺参数。实验结果表明,在优化后的工艺条件下,钒合金电子束熔炼铸锭质量得到一定提升。

关键词：电子束熔炼钒合金温度场数值模拟

Zr-4合金管电子束焊接瞬态温度场和应力场的数值模拟

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稀有金属 2016年第7期40卷 660-665页

作者：夏胜全何建军窦政平王巍贾建平中国工程物理研究院四川绵阳621900

Zr-4合金广泛用作大多数压水堆和反应堆的燃料包壳材料,因此针对其焊接的研究有非常重要的现实意义。论文采用数值模拟方式研究Zr-4合金电子束焊接的瞬态过程,采用双椭球热源模型,结合接触及辐射等边界条件,采用变密度六面体网格,耦合... 详细信息

Zr-4合金广泛用作大多数压水堆和反应堆的燃料包壳材料,因此针对其焊接的研究有非常重要的现实意义。论文采用数值模拟方式研究Zr-4合金电子束焊接的瞬态过程,采用双椭球热源模型,结合接触及辐射等边界条件,采用变密度六面体网格,耦合温度场和应力场,建立了Zr-4合金管电子束焊接的有限元瞬态数学模型,采用自适应时间步,计算了Zr-4合金管真空电子束焊接的三维瞬态温度场和应力场。数值模拟结果表明:在电子束功率相对较小的条件下,焊缝深宽比较小,采用双椭球热源模型进行数值模拟,所获熔池形状与实验所得焊缝成形吻合良好,证明了该数学模型的合理性,从而可为制定实际焊接工艺提供理论指导。在所设定的计算条件下,筒盖和筒体均变形均匀,主要表现形式为沿径向突出,且筒盖变形大于筒体,和实际焊接现象基本一致;焊后最大整体变形约0.02 mm。

关键词： Zr-4合金电子束焊接温度场应力场

一种降低CO_2气体保护焊接能量输入的方法

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焊接 2012年第3期 32-35,70页

作者：夏胜全区智明孙晓明清华大学机械工程系北京市100084

通过对CO_2气体保护焊焊接过程中燃弧能量的分析,得出在一般试验条件下燃弧初期能量占燃弧能量的大部分,在此基础上,采用电子电抗器调节,在短路燃弧期间采用不同的电子电抗器,一方面满足短路阶段较小的飞溅,另一方面在燃弧前期切换电子... 详细信息

通过对CO_2气体保护焊焊接过程中燃弧能量的分析,得出在一般试验条件下燃弧初期能量占燃弧能量的大部分,在此基础上,采用电子电抗器调节,在短路燃弧期间采用不同的电子电抗器,一方面满足短路阶段较小的飞溅,另一方面在燃弧前期切换电子电抗器加快电流下降速率从而满足燃弧期间较小的燃弧能量的要求,获得一种CO_2气体保护焊低能量输入的方法。

关键词：电子电抗器低能量 CO2气体保护焊