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焊接结构学讲解
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有文献介绍用一个近似于焊接熔池形状和尺寸的半卵形分布的体积热源可以描述深熔表面堆焊或对接焊缝时的移动热源。
假设在卵形面内,其容积比热源密度q*按高度斯正态分布,热源密度在卵形面的中心有最大值,从中心向边缘呈指数下降,卵形尺寸的选择约比熔池小10%,总功率应等于焊接过程的有效热功率,在比较计算的和测量焊的焊接熔池和温度场的基础上,对参数进行最后的校准。 ;第一节 基本概念和基本原理—热源模型;第一节 基本概念和基本原理;第二节 整体温度场;第二节 整体温度场;第二节 整体温度场;第二节 整体温度场;第二节 整体温度场; 此时温度场是一个半径为R的等温球面,考虑到焊件为半无限体,热量只在半球中传播,则可对温度场计算公式进行修正,即认为热量完全为半无限体获得:
T0为初始温度。
在热源作用点(R=0)处,其温度为
?
在此点,当t=0时,T-T0→∞,这一实际情况不符合(电弧焊时,Tmax约为2500℃,这是点热源简化的结果)。; 随着时间t延长,温度T随1/t3/2呈双曲线趋势下降,双曲线高度与Q成正比。在中心以外的各点,其温度开始时随时间t的增加而升高,达到最大值以后,逐渐随t→0而下降到环境强度T0。;第二节 整体温度场;作用于无限大板的瞬时线热源
当薄板表面的温度为T0时,在板上取一微元体hdxdy,在单位时间内微元体损失的热能为dQ:
式中;2—考虑双面散热
?—表面散热系数[J/mm2sK]
T—板表面温度[℃]
T0—周围介质温度[℃]
由于散热使微元体hdxdys的温度下降了dT, 则此时失去的热能应为dQ:;作用于无限大板的瞬时线热源
上两式相等,整理得:
式中,b=2?/c?h被称为散温系数[s-1]。
因此,焊接薄板时如考虑表面散热、则导热微分方程式中应补充这一项,即:
;作用于无限大板的瞬时线热源
此微分方程的特解为:
?
此为薄板瞬时线热源传热计
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