题目：典型工艺的焊接结构力学行为研究

整体叶盘是航空发动机中的一个重要部件，是提高发动机性能、简化结构、降低重量、减少故障率、提高耐久性与可靠性的一项新结构。电子束焊接技术是制造焊接式整体叶盘最先进的技术之一。为了深入研究焊接过程以及焊接结构力学行为，有必要对电子束焊接过程进行有效模拟，对其残余应力分布规律进行测试与分析。在板状有限元模型上施加高斯分布热源后，通过多载荷步实现热源的移动，进行热结构耦合计算，得到焊接过程的温度以及应力分布，对焊接残余应力的产生过程进行研究，然后对与实际材料厚度相似的结构进行数值模拟。通过对比不同几何参数模型残余应力，分析了焊接材料厚度、长度对焊接残余应力分布的影响，不同的几何参数下残余应力分布规律有很大差别，若要研究实际结构残余应力，需针对实际结构进行计算与测试。为了对数值模拟方法进行验证，利用X射线衍射法对钛合金电子束焊材料的残余应力进行测试，并与数值计算结果进行比较分析，结果基本吻合。

在焊接材料中垂于焊缝获得拉伸试样，进行拉伸试验，利用数字图像相关法测试拉伸过程时候焊缝以及周围材料的应变场，对比焊缝结构不同位置的应力应变关系。焊缝与周围母材杨氏模量与屈服强度都十分接近；焊缝材料杨氏模量略低于母材，焊缝会比母材先进入屈服，但是母材延展性好于焊缝，在随后的应力下塑性应变远大于焊缝，最终母材屈服断裂。最后，以实际发动机TC4钛合金电子束焊接整体叶盘为对象，建立三维有限元模型，利用数字图像相关法所获取的焊缝数据，分析其在离心载荷作用下应力分布，重点分析叶盘连接处的应力，电子束焊接结构焊缝处满足强度要求。