船板（碳钢）EH36的激光焊接过程中枝晶的竞争生长的模拟以及实验研究开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 本论文研究目的及意义

随着我国现代航运对船舶吨位及航速需求提升，船舶制造的结构安全要求越来越高，造船用钢板，尤其是高强度船用结构钢板使用比例大幅提升。制造船舶的骨架 t 型构件一般采用高强度船板钢焊接而成，其焊接质量和生产效率越来越受重视^[1]。e36（即eh36）高强度船板钢不仅对强度要求较高，同时对低温(-40℃)冲击韧性和焊接性能也有较高的要求。质量等级满足我国船板钢的需求^[2]。在船舶向轻量化和大型化发展的过程中，高强度船板钢 e36 中板已被广泛应用于船体结构的建造^[3]。由于e36 高强船板钢在加工性、船体设计和焊接性上的一些特点，在焊接方面则选择采用激光焊接。激光焊接是材料加工技术应用的重要方面之一，从 20 世纪 70 年代发展起来。与传统焊接方法相比，激光焊接具有焊接能量密度高、可精确控制、穿透能力强、焊缝的深宽比大、热输入量低、焊接变形小、可利用不同焊接保护气进行焊接等优点，被认为是 21世纪的焊接新热点。特别是随着大功率激光器的出现，用激光技术在重工业和造船业中的应用开拓了新的领域^[4]。

另外，焊接接头性能的好坏直接影响着产品的使用性能及寿命，因此，研究船板钢eh36的激光焊接接头性能对于合理地制定焊接工艺规范是很重要的。

焊缝的微观组织对焊接接头的性能有着重要影响，而焊缝的凝固组织直接影响晶粒大小、组织形态、宏观及微观偏析程度以及凝固裂纹、气孔等缺陷的形成，最终决定着焊接接头的力学性能。因此对于焊接凝固组织的研究具有重要意义^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 研究内容

本文采用visual c 语言编程，建立二维 ca 模型，对船板钢eh36激光焊接进行组织模拟，其主要研究内容如下：

（1）建立焊接熔池中心等轴晶的单晶生长模型

研究分析焊接熔池凝固结晶过程晶粒形核、长大方式、生长动力学，考虑成分过冷、曲率过冷、动力学过冷等多重过冷度的影响，建立起适合于焊接熔池中心等轴晶的单晶生长模型。由于焊接熔池凝固与铸造凝固的不同，所建模型要尽可能符合焊接熔池凝固物理过程。

3. 研究计划与安排

周次	时间节点	各阶段工作内容
1	2月22日—2月28日	查阅文献，搜集资料
2	2月29日—3月6日	外文文献翻译
3	3月7日—3月13日	完成开题报告并修订，审阅
4	3月14日—3月20日	学习材料凝固理论知识及CA算法原理
5	3月21日—3月27日	建立基于CA的焊接凝固等轴晶的单晶数学模型
6	3月28日—4月3日	学习编程知识，并给出计算流程图
7	4月4日—4月10日	学习编程知识，将单晶生长过程模拟出来
8	4月11日—4 月17日	修改模拟结果
9	4月18日—4月24日	改变激光焊接工艺参数，观察单晶生长特点
10	4月25日—5月1日	在单晶生长基础上模拟多晶同步生长
11	5月2日—5月8日	改变激光焊接工艺参数，观察多晶的竞争生长
12	5月9日—5月15日	设计实验，验证模拟结果的正确性
13	5月16日—5月22日	完成毕业论文初稿
14	5月23日—5月29日	修改，完成毕业论文定稿
15	5月30日—6月6日	准备毕业答辩

4. 参考文献（12篇以上）

1 wang q f， shang c j， chen d w， et al．physical simulation and expefimentul examination of cu particles dissolution evolutionduring welding of copper precipitation strengthening steel[j]．joumal ofiron and steel research intemationat， 2007， 14(6)：58-62．

2 高海亮，武会宾，岳峰，等．e36 高强度船板钢的开发 [j]．河南冶金，2008，16(5)：12-13.

3 曲占元，刘刚， 王明林， 等． 热轧 e36 钢中板埋弧焊接头的组织与力学性能[j]． 物理测试，2009，27(3)：26-28.

4 homas g h， chen m x． formability performance comparisonbetween dual phase and hsla steels [j]． iron steelmak (usa)，2002，29：27-32．