慣性摩擦焊焊接過程數(shù)值模擬的研究.pdf

1、慣性摩擦焊是一種過程中包含熱力復(fù)雜變化的固態(tài)焊接方法，焊接過程中飛輪儲存的能量轉(zhuǎn)化為熱能使得焊接面附近溫度迅速升高達(dá)到熱塑性狀態(tài)，并在壓力和摩擦熱的作用下完成焊接。摩擦焊以其節(jié)能、環(huán)保、高效的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車等多種領(lǐng)域中。
　　現(xiàn)如今大部分的研究者均采用有限元軟件對焊接過程進(jìn)行模擬，不僅節(jié)約了時間、大量縮短了試驗周期，避免了需要大量研究的盲目性，為更快的獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)提供了有效的方法。
　　文中采用彈塑性有限

2、元理論建立了慣性摩擦焊接過程二維軸對稱、熱力耦合有限元計算模型，利用庫倫模型和剪切模型分別模擬焊接過程中不同階段的摩擦行為，并對焊接過程中所涉及的傳熱學(xué)理論、材料彈塑性問題及焊接過程中扭矩的計算做出詳細(xì)闡述。運(yùn)用有限元軟件ABAQUS建立了GH4169慣性摩擦焊接二維軸對稱熱力耦合有限元模型，對焊接過程進(jìn)行數(shù)值模擬。針對摩擦面附近區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，保證計算的準(zhǔn)確度，并利用該模型模擬計算了焊接過程中的溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場的分布。

3、　　為驗證所建立的慣性摩擦焊接有限元模型的準(zhǔn)確性，文中采用兩種溫度測量的方式——熱電偶測溫和紅外測溫法對焊接過程中焊件的溫度進(jìn)行測量，并利用ABAQUS軟件計算相同位置處的溫度值，將實驗測得的溫度與計算溫度值進(jìn)行比較，驗證了模型的可靠性。
　　利用驗證的模型選擇合適的工藝參數(shù)對慣性摩擦焊接過程進(jìn)行模擬，分析得出的溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場和軸向縮短量的分布情況。用單一因素法和正交試驗分析焊接過程中的三個主要工藝參數(shù)—轉(zhuǎn)速、壓力、轉(zhuǎn)動慣量等