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編輯推薦:
本书以激光深熔焊接技术为核心,系统探讨其传输现象的数值模拟方法及实际应用。写作源于激光焊接技术的发展需求及现有研究中热源模型简化、多物理场耦合不足等问题,旨在通过高精度数值模拟优化工艺参数,提升焊接质量与效率。通过融合计算流体力学(CFD)、多相流理论、热力学与材料科学,本书构建了涵盖脉冲激光焊、连续激光焊及激光-MIG 复合焊的通用数值模拟框架,力求突破传统模型的局限性,为学术界与工业界提供一套科学、实用的分析工具。本书特色在于创新性提出光束跟踪热源模型,融合多相流VOF 法与焓-孔隙率法,实现了匙孔动态演化与多物理场耦合的高精度模拟;同时结合激光-MIG 复合焊接的电-热-流多场协同机制,为复杂焊接工艺提供理论支撑。书中兼顾理论深度与工程实用性,通过数值模拟与实验对比,为激光焊接工艺优化及缺陷控制提供科学参考,具有较高的学术价值与应用潜力。
內容簡介:
本书以培养学生激光深熔焊接数值模拟能力为导向,注重激光焊接技术与数值模拟理论相结合,具有较高的学术参考价值和工程应用价值。全书共分5章,第1章介绍激光深熔焊接的研究现状;第2章介绍激光深熔焊接数学模型;第3章介绍脉冲激光深熔焊接数值模拟;第4章介绍连续激光深熔焊接数值模拟;第5章介绍激光-MIG复合焊接过程数值模拟。本书内容丰富、结构清晰、富于启发性,既可作为普通高等院校焊接、机械、材料加工等相关专业的教材,也可作为激光焊接数值模拟领域学者和技术人员的参考书。
關於作者:
汪任凭,山西科技学院,副教授,北京工业大学材料加工工程专业毕业,博士,主要研究方向为材料加工过程数值计算、3D打印技术、煤炭清洁高效燃烧利用、新能源电池等。主持、参与国家及省部级课题3项,以第一作者在Optics & Laser Technology、Journal of Molecular Liquids、Rare Metal Materials and Engineering等国际学术期刊发表论文10余篇,其中SCI论文5篇。
目錄 :
第1 章 绪 论 11. 1 研究背景 11. 1. 1 激光焊接技术发展历程 11. 1. 2 激光深熔焊接物理过程 21. 1. 3 激光焊接技术应用现状 41. 2 传输现象数值模拟的研究现状 61. 2. 1 激光深熔焊接过程热源模型的研究现状 61. 2. 2 激光深熔焊接过程匙孔模型的研究现状 71. 2. 3 激光深熔焊接过程熔池动力学的研究现状 91. 3 现有研究中存在的问题 101. 4 研究目的及研究内容 11第2 章 激光深熔焊接过程传输现象的数学模型 122. 1 引 言 122. 2 深熔焊接过程气、液、固三相统一的控制方程 132. 3 光束跟踪热源模型 152. 4 脉冲激光深熔焊接过程的数学模型 172. 4. 1 控制方程组 172. 4. 2 边界条件 182. 5 连续激光深熔焊接过程的数学模型 192. 5. 1 控制方程组 192. 5. 2 边界条件 212. 6 激光-MIG 复合焊接过程的数学模型 232. 6. 1 控制方程组 232. 6. 2 辅助方程 242. 6. 3 边界条件 242. 7 计算程序的数值解法 262. 7. 1 有限体积法 262. 7. 2 控制方程的积分 272. 7. 3 控制方程的离散 282. 7. 4 SIMPLE 算法 292. 7. 5 控制方程的解法与收敛标准 292. 7. 6 自由表面重构方法 292. 7. 7 程序的编制与计算流程 30小 结 32第3 章 脉冲激光深熔焊接过程传输现象的数值模拟 333. 1 引 言 333. 2 网格划分与计算参数 343. 3 计算结果与分析 353. 3. 1 匙孔的形成 353. 3. 2 光致等离子体与多重反射 383. 4 试验验证 393. 5 激光功率对匙孔几何尺寸的影响 40小 结 43第4 章 连续激光深熔焊接过程传输现象的数值模拟 444. 1 引 言 444. 2 网格划分与计算参数 454. 3 焊接速度为0. 05 m s 时的计算结果及试验验证 464. 3. 1 焊接速度为0. 05 m s 时的计算结果与分析 464. 3. 2 试验验证 494. 4 焊接速度为0. 1 m s 时的计算结果及试验验证 514. 4. 1 焊接速度为0. 1 m s 时的计算结果与分析 514. 4. 2 试验验证 544. 5 连续深熔焊与热导焊的比较 554. 6 焊接速度对匙孔的影响 57小 结 58第5 章 激光-MIG 复合焊接过程传输现象的数值模拟 605. 1 引 言 605. 2 数值模拟研究现状 635. 3 网格划分与计算参数 645. 4 计算结果与分析 665. 5 试验验证 695. 6 复合焊与激光深熔焊的比较 705. 7 激光功率对匙孔几何尺寸的影响 715. 8 电流密度对匙孔几何尺寸的影响 72小 结 73结 论 75附录 A 76参考文献 85