作為一種優(yōu)質(zhì)高效的固相焊接技術(shù),與連續(xù)驅(qū)動摩擦焊接相比,慣性摩擦焊接工藝在焊接質(zhì)量、接頭性能及材料工藝適應(yīng)性等方面都有極大地提高,在航空航天領(lǐng)域特別是航空發(fā)動機轉(zhuǎn)動部件的焊接制造方面有著獨特的優(yōu)勢。熱-力耦合是慣性摩擦焊接過程物理的核心問題,研究慣性摩擦焊接熱力耦合對研究組織演變過程、優(yōu)化焊接工藝從而獲得高質(zhì)量的接頭具有重要意義。鑒于傳統(tǒng)的研究方法“試錯法”工作量大、研究成本高的不足,數(shù)值模擬技術(shù)已成為熱加工領(lǐng)域特別是摩擦焊接方面重要的研究手段。受計算機處理能力和計算成本的限制,過去一般采用剛/塑性體摩擦副模型對慣性摩擦焊接模型進行簡化處理。簡化模型一定程度上可以加快計算速度、降低計算成本,但忽略了摩擦界面兩側(cè)工件的熱力相互作用,很難反映摩擦焊接的物理本質(zhì)。本文基于三維雙塑性體摩擦副模型建立了慣性摩擦焊接過程熱力耦合有限元模型。模型中兩側(cè)焊接工件均為彈塑性體介質(zhì),綜合考慮了溫度相關(guān)的熱物性參數(shù)�；跓釅嚎s模擬試驗,建立了FGH96在高溫大變形條件下的本構(gòu)方程,并用于描述其慣性摩擦焊接過程中流動應(yīng)力變化;基于經(jīng)典庫倫摩擦模型和與界面狀態(tài)相關(guān)的摩擦系數(shù)數(shù)理模型建立了瞬態(tài)摩擦產(chǎn)熱模型,并結(jié)合...

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究意義
    1.2 摩擦焊接技術(shù)概述
    1.3 高溫合金慣性摩擦焊接研究現(xiàn)狀
    1.4 摩擦焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀
        1.4.1 摩擦焊接數(shù)值模擬研究概況
        1.4.2 高溫合金的慣性摩擦焊接數(shù)值模擬
    1.5 主要研究內(nèi)容
第二章 熱壓縮模擬試驗及本構(gòu)方程的建立
    2.1 熱壓縮模擬試驗
        2.1.1 試驗設(shè)備
        2.1.2 試驗方案與過程
        2.1.3 試驗結(jié)果
    2.2 本構(gòu)方程的建立
        2.2.1 本構(gòu)方程簡介
        2.2.2 修正Arrhenius本構(gòu)方程的建立
        2.2.3 本構(gòu)方程的驗證
    2.3 本章小結(jié)
第三章 慣性摩擦焊接工藝試驗基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集
    3.1 慣性摩擦焊接試驗材料、設(shè)備
        3.1.1 慣性摩擦焊接試驗材料
        3.1.2 慣性摩擦焊接試驗設(shè)備
    3.2 慣性摩擦焊接工藝過程
    3.3 慣性摩擦焊接過程溫度檢測
        3.3.1 慣性摩擦焊接測溫過程
        3.3.2 慣性摩擦焊接測溫曲線
    3.4 慣性摩擦焊接接頭形貌
    3.5 本章小結(jié)
第四章 雙塑性體摩擦副的慣性摩擦焊接數(shù)值模型與試驗驗證
    4.1 慣性摩擦焊接數(shù)值模型的建立
        4.1.1 數(shù)學(xué)建模
        4.1.2 熱源模型與邊界條件的設(shè)定
        4.1.3 材料性能參數(shù)的設(shè)定
        4.1.4 幾何建模與網(wǎng)格劃分
    4.2 三維雙塑性體模型的優(yōu)勢
    4.3 模型可靠性驗證
        4.3.1 基于特征點溫度的模型驗證
        4.3.2 基于飛邊成形及變形量的模型驗證
    4.4 本章小結(jié)
第五章 GH4169慣性摩擦焊接數(shù)值模擬結(jié)果分析
    5.1 焊接過程能量轉(zhuǎn)化
        5.1.1 轉(zhuǎn)速和扭矩演變對熱流密度的影響
        5.1.2 塑性變形對產(chǎn)熱的影響
    5.2 溫度場
        5.2.1 溫度場空間分布
        5.2.2 特征點焊接熱循環(huán)
    5.3 塑性流變場
        5.3.1 瞬態(tài)環(huán)向/徑向塑性流變速度場
        5.3.2 塑性流變場演變
    5.4 應(yīng)力應(yīng)變場
        5.4.1 焊接過程應(yīng)力演變
        5.4.2 焊后冷卻階段應(yīng)力演變
        5.4.3 塑性應(yīng)變場
    5.5 本章小結(jié)
第六章 異種高溫合金慣性摩擦焊接熱力耦合數(shù)值分析
    6.1 GH4169/FGH96慣性摩擦焊接參量提取及模型驗證
    6.2 GH4169/FGH96慣性摩擦焊接溫度場
    6.3 GH4169/FGH96慣性摩擦焊接應(yīng)力應(yīng)變場
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
致謝
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本文編號：3840716