指导老师：肖军
论文题目：基于热效应的复材成型Invar钢模具焊接工艺与性能研究
答辩委员会：
主席：薛松柏教授南京航空航天大学
委员：董寅生教授东南大学
杨 森教授南京理工大学
陈文亮教授南京航空航天大学
李 勇教授南京航空航天大学
肖 军教授南京航空航天大学
秘书：占小红教授南京航空航天大学
时间：2018年10月13日15:30
地点：南航明故宫校区15#425
学位论文简介：
论文将Invar钢模具多层焊接常用的工艺参数（焊接电流、焊接电压、层数与道数）作为主要影响因素，设计大厚度Invar钢模具多层多道焊接与多层摆动焊接工艺实验。在此基础上采用数值模拟的方法，对大厚度Invar钢模具两种焊接工艺开展热过程有限元建模仿真，计算分析不同层间温度的设置对两种焊接工艺热过程的影响，并针对Invar钢模具焊接过程中的热积累效应对焊接接头显微组织与力学性能的影响进行分析。
论文的主要研究工作包括：
(1) Invar钢模具多层焊接工艺研究
考虑Invar钢模具自动焊接时最主要的参数，分析不同参数下的多层焊接工艺的焊后成形效果，并筛选出工艺参数较好的实验组进行热积累效应研究。
(2) Invar钢多层焊接热过程模型建立
利用仿真建模软件建立了19.05 mm厚Invar钢多层焊接模型，采用网格过渡的形式划分网格模型,焊接热源采用双椭球热源模型。
(3) Invar钢模具焊接热作用机理研究
针对大厚度Invar钢多层焊接热过程的模拟结果，分析了不同层间温度下的熔池形貌及温度分布情况，研究了后续焊道对上一道的热积累作用。
(4) Invar钢模具焊接区域微观组织及其影响机理研究
采用优化后的焊接工艺参数对Invar钢厚板进行焊接，研究母材、热影响区及焊缝的微观组织形态，阐述热积累效应对显微组织的影响机理。
(5) Invar钢模具焊接结构力学性能研究
针对Invar钢对焊缝力学性能进行测试分析，着重关注大厚度Invar钢焊接热积累效应对力学性能的影响。
主要创新点：
(1) 考虑多层焊接过程中的层间热积累现象，对Invar钢多层焊接过程进行有限元建模，并首次构建了多层摆动焊接复合热源模型，有效实现了不同层间温度下的焊接温度场仿真。
(2) 基于热积累效应对Invar钢多层焊接结构进行了显微组织研究，结合有限元模拟的温度场结果，揭示了Invar钢多层多道焊接与多层摆动焊接的显微组织形成机理。
(3) 基于大厚度Invar钢四层十道焊和四层摆动焊焊接热过程的模拟结果，探究大厚度Invar钢焊接热积累效应对力学性能的影响，提出精确控制层间温度以优化性能的策略。
