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摘要本文利用ANSYS有限元软件建立Al/Ni薄膜自蔓延反应连接SiCp/6061铝合金的模型，并对反应过程中的瞬态三文温度场进行了数值模拟，总结以自蔓延反应为热源的钎焊温度场特点。研究自蔓延连接母材温度场随时间的变化情况，以及钎料厚度、预热温度等参数的变化对母材温度场产生的影响。Al/Ni薄膜热源以燃烧波的形式扩散，反应速度快，且对母材厚度方向的影响范围小。不同厚度的Al/Ni薄膜可以熔化不同厚度的钎料，40μm的Al/Ni薄膜能熔化40μm钎料，50μm薄膜能熔化60μm钎料，60μm薄膜能熔化80μm钎料，从而连接母材。模拟结果为实际的钎焊工艺中各项参数的选择提供准确有效的理论支撑，节省工程制造中的时间和资源。25293
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关键词 钎焊 有限元分析 温度场 Al/Ni薄膜
毕业论文设计说明书外文摘要
Title Simulation of aluminum matrix composite connection based on Self-propagating reaction
Abstract
This paper uses ANSYS software to build the model of SiCp/6061 aluminium alloy, and then simulates its three-dimension temperature field under the influence of Al/Ni Self-propagating reaction in order to find the distinguishing feature of temperature field in brazing. The paper studies base material’s temperature field changing with time. It also analyzes the influence of parameters such as different thickness of solder and preheating temperature. When Al/Ni film reacts, its heat source spreads fast as combustion wave. And in thickness direction, the influence on base material is small. Al/Ni film of different thickness can melt solder of corresponding thickness. 40μm Al/Ni film can melt 40μm solder,50μm Al/Ni film can melt 60μm solder, and 60μm Al/Ni film can melt 80μm solder; thus to connect base material. The simulation of temperature field offers accurate and effective theory to the selection of parameters in brazing technology, saving time and resource for engineering.
Keywords brazing finite element method temperature field Al/Ni film
目 次
1 绪论 1
1.1 选题背景及意义 1
1.2 铝基复合材料的钎焊发展 2
1.3 数值模拟技术和ANSYS软件简介 3
1.3.1 数值模拟技术 3
1.3.2 有限元软件简介 3
1.3.3 ANSYS热分析 4
1.3.4 焊接温度场的研究历史和发展 4
1.4 课题研究的意义及主要内容 5
2 ANSYS有限元软件模拟过程 7
2.1 几何模型的确定 7
2.2 确定单元类型 9
2.3 划分网格 10
2.4 材料物理参数 10
2.5 确定热源模型 11
2.6 利用APDL实现有限元分析 12
3 自蔓延反应连接铝基复合材料三文温度场结果分析 14
3.1 母材表面温度场模拟结果 14
3.2 母材和钎料临界面上的时间-温度变化情况 17
3.3 不同Al/Ni膜厚度条件下沿母材厚度方向的温度变化情况 18
3.4 80℃预热条件下的温度场模拟结果 20
结论 21
致谢 22
参考文献 23