CFRP与不锈钢激光焊接的有限元分析

来源：激光技术杂志2016年第6期北京时间：

作者：王强, 焦俊科, 王飞亚, 张文武, 盛立远

摘要：为了研究碳纤维增强热塑性复合材料（CFRP）与不锈钢激光焊接的机理，及不同工艺参量对焊缝质量的影响规律，采用ANSYS建立了基于热传导焊的3维有限元模型，计算得到了温度场和应力场的分布，分析了激光功率、焊接速率和光斑直径等参量对焊缝宽度和焊接深度的影响规律，并进一步计算分析了焊接后的残余应力对焊接质量的影响情况。结果表明，该有限元模型能够快速、有效模拟激光对CFRP-不锈钢焊接温度场和残余应力分布；激光功率、焊接速率和光斑直径等工艺参量对焊缝宽度和焊接深度有着重要的影响；计算出的焊接残余应力与残余应力的理论分布规律也基本吻合，验证了该有限元模型的可靠性。该研究结果对获得高质量CFRP-不锈钢焊接接头是有帮助的。

关键词：激光技术, 激光焊接, 有限元分析, 碳纤维增强热塑性复合材料, 温度场, 残余应力