攪拌摩擦焊接熱力耦合數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌摩擦焊接作為一種新型的固相連接技術(shù)，成功解決了輕質(zhì)金屬如鋁合金、鎂合金等的焊接難題，具有低耗能、低污染以及接頭性能良好等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛使用在航空航天、汽車、船舶制造等工業(yè)領(lǐng)域。盡管對于焊接接頭的微觀組織和力學(xué)性能已有很深入的研究，但是對于焊接接頭形成的機(jī)理并沒有一個清晰的解釋，而且耗費(fèi)大量的實驗成本。 通過數(shù)值模擬可以了解在焊接過程中的溫度場和材料變形等，可以減少重復(fù)實驗，節(jié)約成本，而且能夠通過進(jìn)一步優(yōu)化焊接參數(shù)，對攪拌摩擦

2、焊接技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有參考意義。 本文采用數(shù)值方法研究了在焊接過程中材料的溫度場和材料變形等，先后建立了熱分析以及完全熱力耦合模型，對于焊接過程中溫度場和塑性變形分布作了詳細(xì)分析，并討論了焊接參數(shù)的改變對材料的溫度場和塑性變形的影響。各章節(jié)的安排如下： 第一章簡要介紹了攪拌摩擦焊接近年來的發(fā)展?fàn)顩r以及研究進(jìn)展，內(nèi)容包括對焊接接頭的微觀組織、力學(xué)性能以及溫度場的研究；在最后介紹了本文的工作。 第二章介紹了在攪拌摩

3、擦焊接產(chǎn)熱分析基礎(chǔ)上建立的熱傳導(dǎo)模型。詳細(xì)介紹了熱傳導(dǎo)計算有限元方法、幾何模型以及數(shù)值計算模型構(gòu)建的過程；對計算結(jié)果作了詳細(xì)研究，并討論了焊接參數(shù)變化對材料溫度場的影響。 第三章介紹了基于有限元方法的完全熱力耦合模型。詳細(xì)介紹了動力學(xué)計算的有限元方法和構(gòu)建模型中需要用到的質(zhì)量放大、ALE網(wǎng)格等技巧；對計算結(jié)果作了詳細(xì)分析，重點討論了塑性變形歷史以及焊接參數(shù)變化對塑性變形分布的影響，最后對模型的準(zhǔn)確性作了驗證性分析。 結(jié)論