攪拌摩擦焊接構(gòu)件殘余應力的數(shù)值模擬.pdf

1、攪拌摩擦焊接是一種新型的固相連接技術(shù)，具有焊接接頭性能好、節(jié)能、環(huán)保和適應性廣等特點。該焊接方法在制造成本和焊接質(zhì)量等方面具有許多優(yōu)點，已經(jīng)在航空、航天、高速列車、輪船、汽車等工業(yè)制造領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。 攪拌摩擦焊接過程中焊接接頭的變形和殘余應力分布是影響接頭性能的重要因素，是工業(yè)生產(chǎn)中迫切需要解決的重要課題，因此研究接頭變形及殘余應力分布是非常必要和有意義的一項工作。 本文采用完全熱力耦合模型，研究了軸肩尺寸

2、對攪拌摩擦焊接過程中溫度分布和材料變形的影響。并進一步建立了攪拌摩擦焊接殘余應力數(shù)值模型，分析了焊接過程中構(gòu)件的溫度分布、材料變形和殘余應力的分布特征以及攪拌頭的受力狀態(tài)。本文通過建立五種不同網(wǎng)格密度的焊接構(gòu)件有限元模型，分析了網(wǎng)格密度對計算精度的影響。通過網(wǎng)格敏感性分析，選用了適合本文所用有限元模型的網(wǎng)格密度，研究了焊接速度、旋轉(zhuǎn)速度等焊接參數(shù)對溫度分布、外力做功及殘余應力分布的影響。模擬結(jié)果與相關(guān)實驗吻合良好。 各章節(jié)的安排

3、如下： 第一章簡要介紹了攪拌摩擦焊接的工藝特點、應用范圍以及研究進展，內(nèi)容包括對焊接接頭的溫度場、力學性能以及焊接過程中工藝參數(shù)的研究；最后介紹了本文的工作。 第二章主要介紹了利用有限元方法求解熱分析問題的相關(guān)算法，內(nèi)容包括理想彈塑性材料的本構(gòu)方程、瞬態(tài)熱傳導模型、熱力耦合問題的動力學顯式求解方程以及構(gòu)建模型過程中需要用到的質(zhì)量放大、ALE網(wǎng)格等技巧。 第三章利用基于固體力學的完全熱力耦合模型，研究了軸肩尺寸對焊