摘 要：隨著經濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，激光焊接在各行各業(yè)中都有著廣泛的應用。在航空發(fā)動機中最為重要的部件是薄壁機匣，要想有效的對航空發(fā)動機薄壁幾下激光焊接有限元數值進行分析和模擬，就必須要利用SYSWELD這一軟件來進行有效的分析激光焊接的功能，針對激光焊接有限元數值模擬，對有限元模擬進行一定的建立，還要模擬航空發(fā)動機薄壁機匣在激光焊接時的應力場、溫度場以及各種變化情況，還要根據從熱源問題中進行有效的分析和研究，能夠通過激光焊接工藝來解決問題。

關鍵詞：航空發(fā)動機；薄壁機匣；激光焊接；有限元數值

在航空發(fā)動機燃燒室中，需要進行激光焊接有限元數值模擬能夠有效的保證航空發(fā)動機的性能。燃燒室內薄壁機匣是航天發(fā)動機最重要的構件之一，燃燒室薄壁機匣在激光焊接過程中更容易變形，進一步影響了燃燒室的性能，為了能夠滿足航天發(fā)動機燃燒室性能的需要，就必須要對航天發(fā)動機薄壁機匣進行激光焊接有限元數值的模擬，能夠從模擬中找到合適的方案，進而能夠有效的提高燃燒室的性能，本文就對航空發(fā)動機薄壁機匣激光焊接有限元數值模擬進行簡單的分析和闡述。

1.建立有限元模型

隨著社會經濟的不斷進步，科技的不斷發(fā)展，動力裝置在燃燒室內的運行提出了更高的要求，要想有效的滿足燃燒室內的性能，就必須做出一定的有限元數值模擬，其中最重要的就是要建立有限元模型，對模擬起到了一定的基礎性的作用。

1.1對燃燒室模型的分析

（1）隨著科技的進步，航空發(fā)動機對燃燒室的要求越來越高，必須使得燃燒室能夠有效的滿足航空發(fā)動機，才能充分體現出航空發(fā)動機的性能。航空發(fā)動機燃燒室一般都是短環(huán)直流的燃燒室，燃燒室是燃料在進行燃燒中生成高溫燃氣的一種裝置，這種燃燒裝置中的擴壓器出口與火焰筒二者的軸線不重疊，這二者之間有著一定的角度，當火焰筒的位置離燃燒室內壁越近，內環(huán)通道小于外環(huán)通道的面積。

（2）在航空發(fā)動機燃燒室外壁機匣中，它是一個對稱的回旋體，針對它的整體結構來說是非常對稱的，通過這種對稱，也可以得出航空發(fā)動機薄壁機匣的模型也必須是對稱的，才能有效的滿足模擬的真實性，進而能夠通過模擬來滿足航空發(fā)動機的性能；在進行對航空發(fā)動機燃燒室機匣邊上焊接時，由于螺孔較小，在焊接過程中不會產生任何影響，因此，為了能夠有效的精確數值，可以對螺孔的焊接忽略不計。

1.2對有限元網格的劃分

（1）隨著電子計算機不斷的發(fā)展，有限元也有著一定的發(fā)展，逐漸的演變?yōu)楝F代計算方法，有限元通過變分方法，能夠使得誤差達到最小值并且還能產生穩(wěn)定解。建立完燃燒室的模型，就要對有限元的網格進行一定的劃分。在激光焊接中，它的密度交稿，加熱的區(qū)域較小，在進行劃分過程中，必須要求在激光焊接附近使用小的有限元網格，在離激光焊接位置較遠的使用大的有限元網格。

（2）通過按照以上有限元網格劃分的原則，在SYSWLED中對燃燒室薄壁機匣進行網格的劃分，劃分出來的網格必須要與受力點進行相對用，在劃分網格之后，根據結構的實際特點，為了能夠使得數值更加精確，就必須要進行有效的調整，燃燒室模擬中的溫度場和應力場是非常中的，要保證溫度場和應力場都使用相同的有限元網格。

（3）在模擬中為了能夠使得激光焊接精度高、質量好，因此在進行激光焊接過程中要進行低速的激光焊接，使用低速激光焊接，能夠使得焊縫中的氣體有效的排出，避免出現裂紋的現象；還要采用圓錐形熱源模型，能夠使得更加的準確對航空發(fā)動機燃燒室薄壁機匣激光焊接的模擬。

2.建立激光焊接熱源的模型

根據有限元的分析中，建立良好的激光焊接熱源模型，能夠使計算出來的結果更加準確，激光焊接精度高且質量好。建立熱源的模型其中最重要的兩部分就是溫度場和應力場，這二者對計算結果也起到了至關重要的作用。在模型建立中，熱源模型也有著一定的發(fā)展，從而通過發(fā)展能夠得到較為準備的溫度場和應力場。在進行激光焊接過程中，它會有著一定的物理現象：熔化、凝固等，在進行激光焊接中，單位質量的物質在等溫的情況下，從一個相變化到兩外一個相吸收熱量的功能，這是固體、氣體、液體之間的相互轉換。通過利用熱源模型對航空發(fā)動機薄壁機匣進行有限元的計算中，焊縫中心的應力要比焊接頭應力的數值要小。

3.對激光焊接有限元數值的計算

3.1對溫度場進行分析

在進行航空發(fā)動機薄壁機匣激光焊接中，距離焊縫中心越近的位置溫度就越高，距離焊縫中心越遠的位置溫度就越低，所以在激光焊接過程中焊縫周圍有著一定的溫度梯度，隨著時間的增加，機匣整個溫度都會趨于均勻。

3.2對應力場進行分析

在進行航空發(fā)動機薄壁機匣激光焊機過程中，通過利用SYSWELD軟件使用簡潔耦合分析法進行分析，在激光焊接過程中，隨著焊接位置距離的增大應力的分布沒有太大的變化，基本保持一致；在當激光焊接結束時，機匣焊縫內表面的應力就會增加，距離較近的應力值較大，距離較遠的應力值較小。

4.激光焊接的發(fā)展

激光是繼原子能、計算機、半導體之后，又一個重大的發(fā)明。激光焊接在現如今有著非常廣泛的應用，也有著非常好的優(yōu)點：激光焊接要求的密度較高，質量較好，在焊縫處中變形小，有著一定的美觀，還可以通過焊絲能夠有效的改善焊縫的性能，激光焊接在工業(yè)中有著廣泛的應用，不僅能夠促進了焊接自動化的發(fā)展，而且還能帶動工業(yè)經濟的發(fā)展。

5.結語

綜上所述，對航空發(fā)動機薄壁機匣激光焊接有限元數值模擬，能夠通過激光焊接能夠有效的滿足燃燒室的性能。隨著經濟的不斷發(fā)展，科技的不斷進步，激光焊接在各行各業(yè)中都有著非常廣泛的應用，比如在：航空航天、汽車、機械、海洋工程等多方面。激光焊接技術是現代制造工程中最先進的方法之一，通過各行各業(yè)的廣泛應用，能夠有效的促進激光焊接的自動化，并且在航空航天中，能夠有效的滿足發(fā)動機燃燒的動力裝置。

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作者簡介：范凱（1988.11-），男，大學本科，安徽太和，助理工程師，發(fā)動機材料。