本文關(guān)鍵詞：攪拌摩擦表面處理數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：攪拌摩擦表面處理是在攪拌摩擦焊基礎(chǔ)上發(fā)展而來的一種新型固態(tài)表面加工技術(shù),在金屬材料的微觀結(jié)構(gòu)改性、表面晶粒細化以及金屬基復(fù)合材料制備等方面,具有廣闊的工程應(yīng)用前景。然而國內(nèi)外對該加工過程內(nèi)在機理的研究相對較少,一些關(guān)鍵的問題,如攪拌摩擦表面處理過程中的產(chǎn)熱和傳熱機制、熱塑性材料的流動、應(yīng)力和應(yīng)變的分布等等,都還沒有得到深入的研究,一定程度上限制了該技術(shù)的推廣和應(yīng)用�；谝陨峡紤],本文建立了攪拌摩擦表面處理的熱力耦合模型,分別對該加工過程中工件內(nèi)部的溫度場、應(yīng)力場和塑形應(yīng)變場進行了探討。對模擬所得的溫度場進行重點分析,發(fā)現(xiàn)最高溫度區(qū)域出現(xiàn)在攪拌頭端面圓心與其邊緣的中點;溫度的上升存在邊際遞減,隨著溫度提高,其上升幅度會逐漸下降。當工件的尺寸和材料一定時,其必然存在一個穩(wěn)定溫度,到達該溫度后,延長攪拌頭在工件中的停留時間不會顯著改變溫度的大小和分布;由模擬正交試驗可知,攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度對溫度的影響較大,行進速度次之,下壓量影響最小�？疾炝藬嚢枘Σ帘砻嫣幚淼臍堄鄳�(yīng)力場,結(jié)果表明,工件上表面的縱向殘余應(yīng)力呈馬鞍狀分布,前進側(cè)殘余應(yīng)力略大于后退側(cè)。在厚度方向上,隨著與工件上表面的距離增加,縱向殘余應(yīng)力的峰值不斷變小。采用所建模型計算了工件內(nèi)部等效塑形應(yīng)變場的分布,發(fā)現(xiàn)其與溫度場的分布規(guī)律十分相似。但不同于溫度場,等效塑性應(yīng)變在厚度方向上分布較淺,且梯度較大;對加工區(qū)域橫截面上的金相組織結(jié)構(gòu)進行分析,可知等效塑性應(yīng)變是決定攪拌摩擦區(qū)厚度和分布的主要因素;在文章的最后,本文還探討了超聲波加入對攪拌摩擦表面處理過程溫度場的影響。通常超聲波加載方式有橫向和縱向兩種,分別針對這兩種加載方式建立了數(shù)值模型。模擬結(jié)果顯示,橫向超聲振動能夠顯著提高加工區(qū)域內(nèi)側(cè)的溫度,使加工區(qū)域各處的溫度更均勻,而縱向超聲振動對溫度場并無明顯影響;此外,還考察了超聲波參數(shù)的影響,發(fā)現(xiàn)增大頻率或增幅,都能進一步提高加工區(qū)域的溫度,減小加工區(qū)域各處的溫度差。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦表面處理 數(shù)值模擬 溫度場 等效塑形應(yīng)變場 超聲波
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG453.9;TG663
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-28
• 1.1 攪拌摩擦表面處理技術(shù)9-10
• 1.2 攪拌摩擦表面處理技術(shù)研究進展10-11
• 1.3 超聲輔助攪拌摩擦表面處理技術(shù)研究進展11-13
• 1.4 攪拌摩擦表面處理溫度場數(shù)值模型的研究進展13-26
• 1.4.1 產(chǎn)熱模型14-18
• 1.4.2 接觸模型18-22
• 1.4.3 傳熱模型22-25
• 1.4.4 材料模型25-26
• 1.5 本課題研究目的及內(nèi)容26-28
• 1.5.1 研究目的及意義26-27
• 1.5.2 研究內(nèi)容27-28
• 第2章 攪拌摩擦表面處理熱力耦合模型28-51
• 2.1 有限元軟件介紹28
• 2.2 幾何模型及網(wǎng)格劃分28-29
• 2.3 幾種關(guān)鍵模型的建立29-45
• 2.3.1 材料熱物理性能29-30
• 2.3.2 材料本構(gòu)模型30-32
• 2.3.3 摩擦熱模型32-40
• 2.3.4 熱輸出模型40-45
• 2.4 分析步與邊界條件45
• 2.5 模型驗證45-50
• 2.5.1 實驗設(shè)備46-47
• 2.5.2 試驗驗證47-50
• 2.6 本章小結(jié)50-51
• 第3章 FSP數(shù)值模擬結(jié)果分析與討論51-77
• 3.1 FSP溫度場研究51-66
• 3.1.1 不同加工階段的瞬時溫度場51-58
• 3.1.2 溫度曲線特征58-62
• 3.1.3 加工參數(shù)對溫度場的影響62-66
• 3.2 殘余應(yīng)力分析66-68
• 3.3 等效塑性應(yīng)變68-70
• 3.4 FSP金相組織結(jié)構(gòu)分析70-75
• 3.5 本章小結(jié)75-77
• 第4章 超聲輔助攪拌摩擦表面處理數(shù)值模擬77-91
• 4.1 超聲波的作用77
• 4.2 超聲波在模型中的處理77-78
• 4.3 超聲輔助攪拌摩擦表面處理數(shù)值模擬結(jié)果分析78-90
• 4.3.1 橫向超聲振動對UAFSP過程溫度場的影響78-85
• 4.3.2 超聲波參數(shù)對橫向振動UAFSP過程溫度場的影響85-87
• 4.3.3 縱向超聲振動對UAFSP過程溫度場的影響87-90
• 4.4 本章小結(jié)90-91
• 第5章 總結(jié)與展望91-93
• 5.1 本文工作總結(jié)91-92
• 5.2 本文創(chuàng)新點92
• 5.3 展望92-93
• 參考文獻93-98
• 致謝98-99
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文99

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  本文關(guān)鍵詞：攪拌摩擦表面處理數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號：297590