攪拌摩擦焊（Friction stir welding,簡稱FSW）作為一種新型固態(tài)焊接工藝,其焊接接頭質(zhì)量好,可實現(xiàn)單面一次焊透,加工無需保護(hù)氣體,近年來已應(yīng)用到運載火箭貯箱箱底的制造。然而,由于箱底空間曲線焊接的結(jié)構(gòu)特殊性,焊接力熱的不穩(wěn)定會影響焊縫質(zhì)量,已經(jīng)成為一個亟待解決的工程問題。本文針對不同焊縫的特點,將其抽象為具體問題采用仿真和物理實驗的方法系統(tǒng)分析了焊接過程中的力熱物理場,在此基礎(chǔ)上,提出了基于廣義預(yù)測算法的下壓力控制方案,并通過仿真實驗對比了有無控制下的下壓力變化情況。本文的主要研究內(nèi)容如下:（1）針對運載火箭貯箱箱底空間曲線攪拌摩擦焊的特點,對焊縫進(jìn)行分析和抽象設(shè)并計了相關(guān)仿真實驗,采用剛粘塑性有限元法建立了鋁合金攪拌摩擦焊完全熱力耦合模型,實現(xiàn)了一維/二維焊縫的仿真模擬;對不同位置、空間幾何結(jié)構(gòu)改變、焊接路徑改變以及圓弧軌跡等的焊縫進(jìn)行了力熱物理場分析,結(jié)果顯示,空間曲線焊縫對這些通常存在于焊接加工中的變化因素敏感,呈現(xiàn)出了不同力熱現(xiàn)象。（2）對實驗設(shè)計中的典型實驗組進(jìn)行了焊接工藝實驗與力熱測量。設(shè)計了一種熱電偶嵌入攪拌頭的溫度測量方法,下壓力的測量使用基于壓電晶... 

【文章來源】：東華大學(xué)上海市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 攪拌摩擦焊工藝研究現(xiàn)狀
        1.2.2 攪拌摩擦焊溫度場與力場研究現(xiàn)狀
        1.2.3 加工過程控制技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第2章 空間曲線攪拌摩擦焊仿真研究
    2.1 典型產(chǎn)品空間曲線結(jié)構(gòu)分析
        2.1.1 運載火箭貯箱箱底
        2.1.2 工件材料
    2.2 空間曲線攪拌摩擦焊的仿真建模
        2.2.1 仿真軟件選擇
        2.2.2 鋁合金FSW剛粘塑性模型
        2.2.3 傳熱控制模型
        2.2.4 仿真流程
        2.2.5 實驗設(shè)計
    2.3 一維焊縫攪拌摩擦焊仿真與力熱分析
        2.3.1 不同位置焊縫位置力熱分析
        2.3.2 空間幾何結(jié)構(gòu)改變焊縫的力熱分析
    2.4 二維焊縫攪拌摩擦焊仿真與力熱分析
        2.4.1 二維攪拌摩擦焊仿真運動描述
        2.4.2 焊接路徑改變的焊縫力熱分析
        2.4.3 圓弧軌跡焊縫力熱分析
    2.5 小結(jié)
第3章 攪拌摩擦焊工藝試驗
    3.1 焊接力/溫度監(jiān)測裝置
        3.1.1 基于紅外的溫度監(jiān)測裝置
        3.1.2 基于熱電偶的溫度監(jiān)測
        3.1.3 焊接力傳感器介紹
    3.2 焊接實驗設(shè)計
        3.2.1 焊接裝備
        3.2.2 試件準(zhǔn)備
    3.3 焊接力熱實驗測量
        3.3.1 焊接溫度場測量結(jié)果
        3.3.2 焊接下壓力測量結(jié)果
    3.4 力熱相互作用分析
        3.4.1 攪拌頭作用力分析
        3.4.2 FSW中的功熱轉(zhuǎn)換
        3.4.3 力熱耦合機(jī)制分析
    3.5 焊縫表面形貌
        3.5.1 不同位置的焊縫
        3.5.2 路徑改變的焊縫
        3.5.3 圓弧焊縫
    3.6 小結(jié)
第4章 空間曲線攪拌摩擦焊控制研究
    4.1 攪拌摩擦焊過程控制方案對比
        4.1.1 溫度閉環(huán)控制
        4.1.2 下壓力閉環(huán)控制
        4.1.3 力熱聯(lián)合控制
    4.2 空間曲線焊縫下壓力模型建立
        4.2.1 下壓力模型建立結(jié)構(gòu)
        4.2.2 下壓力靜態(tài)模型
        4.2.3 下壓力動態(tài)模型
    4.3 下壓力控制方法研究
        4.3.1 控制算法比較
        4.3.2 下壓力的預(yù)測控制
        4.3.3 焊接速度的同步指令調(diào)節(jié)
    4.4 下壓力控制測試
        4.4.1 控制系統(tǒng)介紹
        4.4.2 測試方案設(shè)計
        4.4.3 測試結(jié)果分析
    4.5 小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1.1 總結(jié)
    5.1.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航天夢想之運載火箭[J]. 黑皮.  農(nóng)村青少年科學(xué)探究. 2017(12)
[2]5A06鋁合金攪拌摩擦焊溫度場數(shù)值模擬[J]. 崔超,吳志生,柴斐,范祎欣.  焊接技術(shù). 2017(03)
[3]6061-T6鋁合金攪拌摩擦焊溫度場的數(shù)值模型和參數(shù)影響分析[J]. 肖毅華,張浩鋒.  機(jī)械科學(xué)與技術(shù). 2017(01)
[4]基于DEFORM軟件模擬的鋁合金擠壓模具優(yōu)化設(shè)計[J]. 田曉光.  鑄造技術(shù). 2016(06)
[5]西門子840Dsl的同步電動機(jī)轉(zhuǎn)矩控制在攪拌摩擦焊中實現(xiàn)軸向力的恒定控制[J]. 蔡智亮,張華德.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2016(06)
[6]鋁合金型材攪拌摩擦焊的質(zhì)量控制[J]. 龔煌輝.  焊接技術(shù). 2015(10)
[7]攪拌摩擦焊下壓力控制系統(tǒng)的開發(fā)及在模擬非剛性環(huán)境下的驗證試驗[J]. 李晗,史清宇,劉瞿,曹雄,朱宇燦.  機(jī)械工程學(xué)報. 2015(22)
[8]焊接監(jiān)測與控制系統(tǒng)[J]. 劉芳,蔡春偉,孫清潔.  哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報. 2015(04)
[9]攪拌摩擦焊攪拌頭疲勞失效的模擬研究[J]. 姬書得,楊鵬,張利國,高雙勝,馬軼男.  北京理工大學(xué)學(xué)報. 2015(07)
[10]新型攪拌摩擦焊焊接力監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 徐天天,王慶霞,楊建國,王寒,張華德.  制造技術(shù)與機(jī)床. 2015(02)

博士論文
[1]鋁合金5083/鎂合金AZ31異種金屬攪拌摩擦搭接焊及連接機(jī)理研究[D]. 陳影.大連交通大學(xué) 2012

碩士論文
[1]攪拌摩擦焊隔熱攪拌頭研究[D]. 劉迪.浙江理工大學(xué) 2017
[2]攪拌摩擦焊焊接溫度監(jiān)測平臺的開發(fā)[D]. 王寒.東華大學(xué) 2016
[3]6061鋁合金攪拌摩擦焊溫度場仿真及其焊接性能研究[D]. 周超.湖南大學(xué) 2014
[4]基于SIMOTION的攪拌摩擦焊接機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計[D]. 藺俊強(qiáng).重慶大學(xué) 2014
[5]鋁合金超聲輔助攪拌摩擦焊溫度場模擬及工藝研究[D]. 孫俠.中南大學(xué) 2014
[6]攪拌摩擦焊接過程三維熱流耦合模型研究[D]. 徐偉.南昌航空大學(xué) 2013
[7]6063-T5鋁合金散熱器的攪拌摩擦焊接仿真分析與工藝研究[D]. 汪建.中南大學(xué) 2012
[8]攪拌摩擦焊三向力和溫度在線測試技術(shù)研究[D]. 王吉勝.南京航空航天大學(xué) 2012
[9]鋁合金薄板攪拌摩擦焊殘余應(yīng)力及失穩(wěn)變形的預(yù)測研究[D]. 付強(qiáng).天津大學(xué) 2010
[10]鈦合金攪拌摩擦焊工藝研究及溫度場分析[D]. 趙強(qiáng).西北工業(yè)大學(xué) 2007



本文編號：3074580