激光--MIG复合焊接热过程和熔池流场的数值分析的任务书.docx

激光--MIG复合焊接热过程和熔池流场的数值分析的任务书
任务书
课题名称：激光--MIG复合焊接热过程和熔池流场的数值分析
研究背景：
复合焊接技术是当前焊接工艺中偏重发展的一项技术。激光-MIG复合焊接技术是一种高效、高质量且适用于多种材料的复合焊接技术。其特点是通过激光束加热增加焊接区域的温度，以便在该区域中形成熔池；同时通过MIG焊接，使可熔金属在激光熔池中均匀分布，实现复合焊接。
研究内容：
本次课题主要采用数值方法，研究激光-MIG复合焊接过程中的热传导和流场问题。具体研究内容如下：
1.分析激光-MIG复合焊接的物理机制，建立数学模型。
2.对序贯耦合法、有限元法等进行比较，并选用适宜的数值方法进行模拟。
3.对热传导、熔池流场和熔池凝固等问题进行数值分析，并进一步对焊接质量进行探究。
4.建立相应的图像分析方法，对焊接过程中的各项参数及质量进行实时监测，验证数值模拟结果。
研究意义：
1.通过建立激光-MIG复合焊接的数学模型，可以更好地理解该复合焊接技术的基本物理机制，并为改进生产工艺提供理论基础。
2.通过数值模拟和实验验证，可以对激光-MIG复合焊接的热传导、流场和熔池形成等问题进行深入研究。同时，可以为生产中控制焊接质量，提高生产效率和产品质量提供帮助。
3.本次研究所采用的数值方法，不仅可用于激光-MIG复合焊接的研究，同时也可用于其他焊接工艺的热过程和熔池流场的数值分析。
研究方法：
本次研究主要采用数值模拟和实验验证相结合的方法。研究流程如下：
1.确定激光-MIG复合焊接的工艺条件，如焊接材料、激光功率、MIG全自动焊接参数等。
2.建立激光--MIG复合焊接热过程和熔池流场的数学模型。
3.选用序贯耦合法、有限元法等数值方法进行模拟计算。
4.建立相应的实验系统，对焊接过程中的各项参数及焊缝质量进行实时监测和重复性验证。
5.进行数值模拟和实验结果的分析，探究激光--MIG复合焊接过程中的热传导、流场和熔池凝固等问题。
6.建立相应的图像分析方法，对焊接质量和焊缝形貌进行实时监测和分析。
7.对实验数据和数值模拟结果进行对比，验证数值模拟的正确性和可靠性。
研究计划：
本次研究计划周期为1年，主要研究内容如下：
1.前期调研和文献调查（时间：2个月）
通过对激光-MIG复合焊接的现有工艺流程和成果进行调研，整理国内外研究资料，总结目前该领域的主要研究内容和存在的问题，为后续研究提供理论基础。
2.建立数学模型和数值计算（时间：5个月）
通过对激光-MIG复合焊接的物理机制和热传导、流场等问题进行深入分析，建立数学模型。同时采用序贯耦合法、有限元法等数值方法进行模拟计算，并对模拟结果进行分析。
3.实验验证和数据分析（时间：3个月）
建设有关实验平台，通过实验表征方法收集焊接实时参数数据和熔池/焊缝形貌数据，并进行实验验证数据与模拟结果的对比分析，进一步揭示激光-MIG复合焊接的热传导、流场和熔池凝固等问题。
4.统计分析和撰写论文（时间：2个月）
对研究结果进行统计分析和总结，撰写毕业论文，发表学术论文或专利申请。
研究团队：
本次研究所需技术涉及数学建模和模拟计算、焊接工艺和图像处理等多个领域。建议组建一个4-6人的研究小组，其中包括博士生、硕士生和相关专业的工程师。建议组建小组时应考虑各自专业背景和技术能力，注重团结协作，以便更好地推进研究进程。
研究经费：
本次研究涉及到采购实验设备和材料、实验操作人员工资，研究团队的人员经费等。预计总经费为50万元人民币。其中，部分经费可以从校内专项资金中获得，另外的经费则需向政府机构和企业申请研究基金。
参考文献：
[1]徐拙,童宗明,刘道荣.激光-MIG复合焊接过程及其熔池流场数值模拟研究[J].机械工程学报,2005,41(11):114-118.
[2]MaXiong,WangHaiyuan.NumericalStudyonLaser-MIGHybridWeldingProcess[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2010,210(5):670-677.
[3]Yan,C.L.,ChenZ.,etal.ExperimentalStudyofLaser-MIGHybridWeldingonAlAlloy[J].Welding&Joining,2016,35(6):33-41.