作為優(yōu)質(zhì)高效的固相焊接技術(shù),線性摩擦焊接主要用來(lái)焊接非回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的同種或異種材料結(jié)構(gòu)件,是國(guó)際上航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體葉盤的主要制造工藝。目前,隨著國(guó)內(nèi)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)的不斷重視,對(duì)線性摩擦焊接技術(shù)進(jìn)行了大量的工藝探索,但急需有關(guān)基礎(chǔ)理論研究的支撐。本文以鎳基高溫合金線性摩擦焊接為例,采用熱力耦合有限元方法,充分考慮線性摩擦焊接過(guò)程的物理運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),以材料力學(xué)和熱物理性能及焊接工藝為基礎(chǔ),基于修正庫(kù)倫摩擦模型的摩擦剪切力計(jì)算瞬時(shí)摩擦產(chǎn)熱,并結(jié)合塑性變形能共同描述線性摩擦焊接過(guò)程中總的熱輸入,以熱模擬試驗(yàn)建立的應(yīng)變補(bǔ)償型Arrhenius本構(gòu)模型和塑性體/塑性體摩擦副模型為基礎(chǔ)建立符合線性摩擦焊接物理本質(zhì)的瞬時(shí)數(shù)理分析模型。通過(guò)數(shù)值分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的方法,驗(yàn)證了所建立的線性摩擦焊數(shù)值模型計(jì)算的可靠性和準(zhǔn)確性,結(jié)果表明,所建模型具有良好的可靠性和較高的準(zhǔn)確性,可以用于線性摩擦焊接熱力耦合的數(shù)值分析。基于建立的線性摩擦焊接數(shù)理分析模型,數(shù)值分析了鎳基高溫合金GH4169線性摩擦焊接產(chǎn)熱功率、熱過(guò)程、摩擦界面及其附近的應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)和塑性流動(dòng)的特點(diǎn)。結(jié)果表明,受周期性方向交變摩擦力的影響,界面摩擦... 

【文章來(lái)源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：241 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 前言
    1.1 研究目的及意義
    1.2 線性摩擦焊接工藝研究開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀
    1.3 線性摩擦焊接過(guò)程基礎(chǔ)理論研究
        1.3.1 試驗(yàn)檢測(cè)與物理模擬
        1.3.2 解析計(jì)算
        1.3.3 數(shù)值模擬
    1.4 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 線性摩擦焊接工藝試驗(yàn)
    2.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備
    2.2 線性摩擦焊接工藝試驗(yàn)
    2.3 組織表征與性能測(cè)試
    2.4 LFW試驗(yàn)結(jié)果分析與討論
        2.4.1 熱循環(huán)曲線與接頭成形形貌
        2.4.2 焊縫形貌與組織特征
        2.4.3 接頭力學(xué)性能
    2.5 本章小結(jié)
第3章 GH4169鎳基高溫合金本構(gòu)方程數(shù)學(xué)建模
    3.1 熱壓縮物理模擬試驗(yàn)
    3.2 熱壓縮變形行為和組織特征
        3.2.1 流動(dòng)應(yīng)力演變特征
        3.2.2 變形組織
    3.3 高溫變形力學(xué)本構(gòu)方程
        3.3.1 Field-Backofen模型
        3.3.2 Johnson-Cook模型
        3.3.3 Arrhenius模型
        3.3.4 GH4169鎳基高溫合金本構(gòu)方程的優(yōu)選
    3.4 本章小結(jié)
第4章 線性摩擦焊接過(guò)程三維數(shù)值建模
    4.1 線性摩擦焊接工藝特點(diǎn)
    4.2 數(shù)學(xué)建模
        4.2.1 模型基本假設(shè)
        4.2.2 基本控制方程組
        4.2.3 雙塑性體摩擦副模型
        4.2.4 熱源模型
        4.2.5 初始條件和邊界條件
        4.2.6 材料模型
        4.2.7 數(shù)值求解和算法
    4.3 低溫本構(gòu)關(guān)系的影響
    4.4 摩擦行為有限元分析
    4.5 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.6 本章小結(jié)
第5章 線性摩擦焊接過(guò)程熱力耦合數(shù)值分析
    5.1 宏觀參量模擬及摩擦過(guò)程初步分析
    5.2 線性摩擦焊產(chǎn)熱
        5.2.1 界面摩擦產(chǎn)熱
        5.2.2 塑性變形能
    5.3 溫度場(chǎng)分演變
        5.3.1 時(shí)間和空間演變
        5.3.2 焊接工藝參數(shù)的影響
    5.4 應(yīng)力場(chǎng)分布演變
    5.5 參數(shù)化數(shù)值試驗(yàn)
        5.5.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.5.2 方差分析
        5.5.3 響應(yīng)曲面
    5.6 本章小結(jié)
第6章 線性摩擦焊接過(guò)程塑性流變數(shù)值分析
    6.1 熱—彈—塑性變形
        6.1.1 熱彈性變形分析
        6.1.2 塑性流變場(chǎng)分析
        6.1.3 變形量和飛邊
    6.2 塑性流動(dòng)行為分析
        6.2.1 塑性流動(dòng)速度
        6.2.2 塑性流動(dòng)軌跡
    6.3 本章小結(jié)
第7章 工程應(yīng)用初步探索
    7.1 模型優(yōu)勢(shì)
        7.1.1 與剛/塑性體摩擦副LFW模型相比
        7.1.2 受夾具約束位置影響的LFW
        7.1.3 不同尺寸工件或異種材料LFW
    7.2 本章小結(jié)
第8章 結(jié)論與展望
    8.1 結(jié)論
    8.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間已發(fā)表和撰寫的論文
攻讀博士學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目
附件
學(xué)位論文評(píng)閱及答辯情況表


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]鎳基高溫合金線性摩擦焊接過(guò)程數(shù)值分析[D]. 王嚴(yán).山東大學(xué) 2017



本文編號(hào)：3149377