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，成功解決了輕質金屬如鋁合金、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)領域。盡管對于焊接接頭的微觀組織和力學性能已有很深入的研究，但是對于焊接接頭形成的機理并沒有一個清晰的解釋，而且耗費大量的實驗成本。 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，可以減少重復實驗，節(jié)約成本，而且能夠通過進一步優(yōu)化焊接參數(shù)，對攪拌摩擦

2、焊接技術的應用和發(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)展狀況以及研究進展，內(nèi)容包括對焊接接頭的微觀組織、力學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)熱分析基礎上建立的熱傳導模型。詳細介紹了熱傳導計算有限元方法、幾何模型以及數(shù)值計算模型構建的過程；對計算結果作了詳細研究，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。詳細介紹了動力學計算的有限元方法和構建模型中需要用到的質量放大、ALE網(wǎng)格等技巧；對計算結果作了詳細分析，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，最后對模型的準確性作了驗證性分析。 結論