真空铝钎焊过程温度场的有限元数值仿真
|
摘要
本文运用热分析理论和有限元分析方法,对机载雷达真空铝钎焊组件的温度场进行了深入研究。建立了真空铝钎焊炉温度场的非线性有限元模型,该模型综合考虑了辐射传热、材料热物性随温度变化等非线性因素的影响。在此基础上利用有限元软件ICEPAK和Fluent对卧式真空铝钎焊炉的温度场进行了模拟计算,并对炉温均匀性进行了验证。另外,本文还进行了焊接生产模拟件和平板缝阵天线薄壁零件在真空加热过程中温度场的数值仿真和实验测量,模拟结果与实验结果吻合较好。这为真空铝钎焊提供了一种良好的虚拟生产手段,也为机载雷达组件真空铝钎焊的工艺优化奠定了理论基础。最后,尝试利用Fluent和ABAQUS对天线薄壁零件的瞬态变形进行了分析。
Applying the thermal analysis theory and FEM technology,the temperature field of a certain vacuum aluminium brazing workpiece of airborne radar is studied in this paper.A non-1inear finite element(FE) model for describing the temperature field of vacuum aluminium brazing furnace was developed on the basis of considering the effect of nonlinear factors .such as thermal radiation and temperature-dependent properties of materia1.The temperature field of horizontal vacuum aluminium brazing furnace was calculated by finite element software ICEPAK & Fluent.The uniformity of furnace temperature was validated,The model and a thin-wall workpiece of plane slotted array antenna’s numerical simulation and testing experiment were completed,The simulated results agree well with the experimental results.Therefore,this work provides an excellent method for virtual producting with vacuum aluminium brazing and lays a theoretical foundation for optimizing technical parameters of vacuum aluminium brazing process.In the end of paper,according to temperature field,a thin-wall workpiece of antenna’s transient warpage have been tried to simulated by using Fluent and ABAQUS software.
Applying the thermal analysis theory and FEM technology,the temperature field of a certain vacuum aluminium brazing workpiece of airborne radar is studied in this paper.A non-1inear finite element(FE) model for describing the temperature field of vacuum aluminium brazing furnace was developed on the basis of considering the effect of nonlinear factors .such as thermal radiation and temperature-dependent properties of materia1.The temperature field of horizontal vacuum aluminium brazing furnace was calculated by finite element software ICEPAK & Fluent.The uniformity of furnace temperature was validated,The model and a thin-wall workpiece of plane slotted array antenna’s numerical simulation and testing experiment were completed,The simulated results agree well with the experimental results.Therefore,this work provides an excellent method for virtual producting with vacuum aluminium brazing and lays a theoretical foundation for optimizing technical parameters of vacuum aluminium brazing process.In the end of paper,according to temperature field,a thin-wall workpiece of antenna’s transient warpage have been tried to simulated by using Fluent and ABAQUS software.
引文
[1]寸晓红.某雷达收发箱真空铝钎焊工艺研究[J].火控雷达技术,2003(6),第32卷.
[2]何小民,熊明铨.裂缝面阵天线炉中铝钎焊工艺研究[J].长岭技术,2002(1).
[3]王广生,王志刚.真空热处理的发展与关键技术[J].材料工程,1997(4).
[4]刘阳兴,马俊,徐松林.大型计算机电子元件水冷板的真空钎焊工艺研究[J] .真空VACUUM.2004(5).
[5]黄安海,梁宁,李元生.高精度复杂波导组件的焊接技术研究[J].现代电子,2001(1).
[6]中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册(第二版)第2卷材料的焊接[M].机械工业出版社,2003,3.
[7]《航空制造工程手册》总编委会主编.航空制造工程焊接(焊接)[M].航空工业出版社,1996,9.
[8]王明伟,张立文,江国栋,张利生,李辰辉,张凡云,张尊礼.真空热处理炉温度场的有限元数值模拟[J].机械科学与技术,2005,6.
[9]匡琦,潘健生,叶健松.热处理炉温度场的三维数值模拟[J].工业加热,2000,1.
[10]汪方宝,梁宁,鞠金山.平板裂缝天线制造技术研究[J].电子机械工程,2004,4.
[11]陈虎,巩建鸣,耿鲁阳,涂善东.板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析[J].焊接学报,2006,11.
[12]毛信龙.PCB组件在再流焊过程中热变形的建模与仿真[学位论文].天津大学材料科学与工程学院.2005,1.
[13]赵峰.真空钎焊炉数学模型的机理分析[J].兰州铁道学院学报(自然科学版) Vol l9 No.6.2000,12.
[14]许华仪.真空热处理工艺[M].机械工业出版社.1986,10.
[15]樊东黎徐跃明佟晓辉.热处理工程师手册(第二版)[M].机械工业出版社.2004,9.
[16] D.拉达伊(德国).熊弟云史耀武[译].焊接热效应温度场残余应力变形[M].机械工业出版社.1997,7.
[17]阎承沛.真空热处理工艺与设备设计[M].机械工业出版社.1998,10.
[18]张莉.某机载薄壁腔体的有限元建模和静、动态特性分析[学位论文].上海交通大学机械与动力工程学院.2006,1.
[19]王长利.焊接温度场和应力场的数值模拟[学位论文].沈阳工业大学材料加工工程.2005,3.
[20] ICEPAK User’s Manual Fluent.inc.
[21]谢军蒲小兵.热控分析软件ICEPAK在某电子设备热设计中的应用[J].FLUENT第一届中国用户大会论文集
[22]黄冬梅.用ICEPAK4.0分析某真空状态下的机箱[J].FLUENT第二届中国用户大会论文集.2002,11
[23]张朝晖.Ansys热分析教程与实例解析[M].中国铁道出版社.2007,05.
[24]尹立孟.基于计算机仿真的焊接热循环有限元分析[学位论文].新疆大学材料加工工程.2005.
[25] ABAQUS资料http://www.simulia.com/products/abaqus_fea.html
[26]戴锅生.传热学[M].高等教育出版社[M].1999.
[27]李景.有限元法[M].北京邮电大学出版社.1999.
[28]严宗达,王洪礼.热应力[M].高等教育出版社.1993.
[2]何小民,熊明铨.裂缝面阵天线炉中铝钎焊工艺研究[J].长岭技术,2002(1).
[3]王广生,王志刚.真空热处理的发展与关键技术[J].材料工程,1997(4).
[4]刘阳兴,马俊,徐松林.大型计算机电子元件水冷板的真空钎焊工艺研究[J] .真空VACUUM.2004(5).
[5]黄安海,梁宁,李元生.高精度复杂波导组件的焊接技术研究[J].现代电子,2001(1).
[6]中国机械工程学会焊接学会编.焊接手册(第二版)第2卷材料的焊接[M].机械工业出版社,2003,3.
[7]《航空制造工程手册》总编委会主编.航空制造工程焊接(焊接)[M].航空工业出版社,1996,9.
[8]王明伟,张立文,江国栋,张利生,李辰辉,张凡云,张尊礼.真空热处理炉温度场的有限元数值模拟[J].机械科学与技术,2005,6.
[9]匡琦,潘健生,叶健松.热处理炉温度场的三维数值模拟[J].工业加热,2000,1.
[10]汪方宝,梁宁,鞠金山.平板裂缝天线制造技术研究[J].电子机械工程,2004,4.
[11]陈虎,巩建鸣,耿鲁阳,涂善东.板翅结构钎焊残余应力与热变形的有限元分析[J].焊接学报,2006,11.
[12]毛信龙.PCB组件在再流焊过程中热变形的建模与仿真[学位论文].天津大学材料科学与工程学院.2005,1.
[13]赵峰.真空钎焊炉数学模型的机理分析[J].兰州铁道学院学报(自然科学版) Vol l9 No.6.2000,12.
[14]许华仪.真空热处理工艺[M].机械工业出版社.1986,10.
[15]樊东黎徐跃明佟晓辉.热处理工程师手册(第二版)[M].机械工业出版社.2004,9.
[16] D.拉达伊(德国).熊弟云史耀武[译].焊接热效应温度场残余应力变形[M].机械工业出版社.1997,7.
[17]阎承沛.真空热处理工艺与设备设计[M].机械工业出版社.1998,10.
[18]张莉.某机载薄壁腔体的有限元建模和静、动态特性分析[学位论文].上海交通大学机械与动力工程学院.2006,1.
[19]王长利.焊接温度场和应力场的数值模拟[学位论文].沈阳工业大学材料加工工程.2005,3.
[20] ICEPAK User’s Manual Fluent.inc.
[21]谢军蒲小兵.热控分析软件ICEPAK在某电子设备热设计中的应用[J].FLUENT第一届中国用户大会论文集
[22]黄冬梅.用ICEPAK4.0分析某真空状态下的机箱[J].FLUENT第二届中国用户大会论文集.2002,11
[23]张朝晖.Ansys热分析教程与实例解析[M].中国铁道出版社.2007,05.
[24]尹立孟.基于计算机仿真的焊接热循环有限元分析[学位论文].新疆大学材料加工工程.2005.
[25] ABAQUS资料http://www.simulia.com/products/abaqus_fea.html
[26]戴锅生.传热学[M].高等教育出版社[M].1999.
[27]李景.有限元法[M].北京邮电大学出版社.1999.
[28]严宗达,王洪礼.热应力[M].高等教育出版社.1993.