本文關(guān)鍵詞：7075鋁合金攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：攪拌摩擦焊(FSW)是一種新型固相連接技術(shù),其焊接接頭具有強(qiáng)度高、焊接變形小等優(yōu)點(diǎn),特別適合鋁合金等低熔點(diǎn)金屬的焊接。然而FSW過(guò)程是一個(gè)溫度變化、組織結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變、應(yīng)力應(yīng)變和金屬流動(dòng)等方面相互耦合、共同作用的復(fù)雜過(guò)程,只有應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)才能全面有效分析其連接機(jī)理及其影響因素。本文根據(jù)攪拌摩擦焊特點(diǎn)及庫(kù)倫摩擦做功理論,以厚度為6 mm的7075鋁合金(供貨狀態(tài):T6)板材為研究對(duì)象,基于ANSYS有限元分析平臺(tái),建立了攪拌摩擦焊雙熱源三維有限元模型,對(duì)攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,并通過(guò)殘余應(yīng)力測(cè)試加以驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:焊接過(guò)程峰值溫度在500℃左右,溫度最高點(diǎn)位于攪拌頭后部;模擬得到的接頭殘余應(yīng)力以縱向應(yīng)力為主,最大值約為150 MPa,且縱向應(yīng)力在垂直焊縫方向上呈“M”形分布,橫向應(yīng)力相對(duì)很小;試驗(yàn)得到的縱向殘余應(yīng)力在焊縫兩側(cè)呈不對(duì)稱(chēng)分布,且前進(jìn)側(cè)的殘余應(yīng)力值高于返回側(cè),試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果基本吻合。另外,利用建立的數(shù)值模型,分別對(duì)焊接參數(shù)、攪拌頭參數(shù)以及平板尺寸對(duì)攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:攪拌頭轉(zhuǎn)速一定時(shí),溫度隨著焊接速度的增大而減小,縱向殘余應(yīng)力峰值則隨著焊接速度的增大而增大;焊接速度一定時(shí),溫度隨著轉(zhuǎn)速的增大而增大;轉(zhuǎn)速影響殘余應(yīng)力的分布形式,轉(zhuǎn)速越大,縱向殘余應(yīng)力分布越均勻;攪拌針長(zhǎng)度一定時(shí),隨著軸肩半徑的增大,峰值溫度升高,峰值殘余應(yīng)力增大,且高水平殘余應(yīng)力值區(qū)間變寬;軸肩半徑一定時(shí),隨著攪拌針長(zhǎng)度的增大,峰值溫度升高,縱向殘余應(yīng)力值增大,焊件底部殘余應(yīng)力差值明顯大于焊件上表面的應(yīng)力差值;隨著板長(zhǎng)的增加,焊件上表面最高殘余應(yīng)力先變大,后逐漸趨于穩(wěn)定值。隨著板寬的增加,焊件上表面各點(diǎn)縱向殘余應(yīng)力均逐漸增大,最高縱向殘余應(yīng)力值也相應(yīng)增加;板寬對(duì)殘余應(yīng)力的影響要大于板長(zhǎng)對(duì)殘余應(yīng)力的影響。課題研究對(duì)建立和完善攪拌摩擦焊的基礎(chǔ)理論,指導(dǎo)焊接工藝參數(shù)的制定有著重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：7075鋁合金 攪拌摩擦焊 溫度場(chǎng) 殘余應(yīng)力場(chǎng) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-22
• 1.1 引言10-11
• 1.2 攪拌摩擦焊接技術(shù)概述11-14
• 1.2.1 攪拌摩擦焊原理11-12
• 1.2.2 攪拌摩擦焊的特點(diǎn)12-13
• 1.2.3 攪拌摩擦焊的應(yīng)用13-14
• 1.3 攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀14-20
• 1.3.1 實(shí)驗(yàn)研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.2 攪拌摩擦焊數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀18-20
• 1.4 研究?jī)?nèi)容及意義20-22
• 1.4.1 主要研究?jī)?nèi)容20-21
• 1.4.2 研究意義21-22
• 第二章 攪拌摩擦焊接過(guò)程數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)22-32
• 2.1 焊接數(shù)值模擬方法及有限元軟件簡(jiǎn)介22-24
• 2.1.1 焊接數(shù)值模擬方法概述22-23
• 2.1.2 有限元軟件簡(jiǎn)介23-24
• 2.2 有限元法求解傳熱問(wèn)題24-25
• 2.2.1 三維瞬態(tài)傳熱問(wèn)題基本方程24
• 2.2.2 三種基本傳熱方式24-25
• 2.3 有限元法求解熱應(yīng)力問(wèn)題25-30
• 2.3.1 熱彈塑性問(wèn)題的特點(diǎn)和基本假設(shè)26
• 2.3.2 熱彈塑性有限元基本方程26-30
• 2.4 熱彈塑性問(wèn)題的求解30-31
• 2.4.1 求解過(guò)程30
• 2.4.2 計(jì)算精度和穩(wěn)定性30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第三章 攪拌摩擦焊接溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬32-44
• 3.1 攪拌摩擦焊接工藝參數(shù)32
• 3.2 攪拌摩擦焊熱源模型的建立32-36
• 3.2.1 軸肩產(chǎn)熱數(shù)值模型33-34
• 3.2.2 攪拌針產(chǎn)熱數(shù)值模型34-36
• 3.3 數(shù)值模擬過(guò)程36-43
• 3.3.1 溫度場(chǎng)模擬36-40
• 3.3.2 殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬40-42
• 3.3.3 模擬流程42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)與殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果及分析44-63
• 4.1 攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)模擬結(jié)果及分析44-49
• 4.1.1 隨時(shí)間變化的溫度分布44-47
• 4.1.2 特征點(diǎn)溫度循環(huán)曲線47-49
• 4.2 溫度場(chǎng)模擬結(jié)果驗(yàn)證49-50
• 4.3 攪拌摩擦焊殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果50-56
• 4.3.1 焊接變形50-51
• 4.3.2 焊接上表面殘余應(yīng)力分布51-56
• 4.4 殘余應(yīng)力場(chǎng)模擬結(jié)果驗(yàn)證56-62
• 4.4.1 攪拌摩擦焊殘余應(yīng)力測(cè)量56-60
• 4.4.2 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 不同參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響規(guī)律63-80
• 5.1 焊接參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響63-68
• 5.1.1 攪拌頭轉(zhuǎn)速的影響63-66
• 5.1.2 焊接速度的影響66-68
• 5.2 攪拌頭參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)和殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響68-74
• 5.2.1 軸肩半徑的影響69-71
• 5.2.2 攪拌針長(zhǎng)度的影響71-74
• 5.3 板材尺寸對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響74-79
• 5.3.1 板長(zhǎng)對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響74-76
• 5.3.2 板寬對(duì)殘余應(yīng)力場(chǎng)的影響76-79
• 5.4 本章小結(jié)79-80
• 第六章 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文87

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 柯黎明,邢麗,劉鴿平;攪拌摩擦焊工藝及其應(yīng)用[J];焊接技術(shù);2000年02期

2 傅志紅,黃明輝,周鵬展,賀地求;攪拌摩擦焊及其研究現(xiàn)狀[J];焊接;2002年11期

3 張?zhí)飩}(cāng),郭德倫,陳沁剛,欒國(guó)紅;鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2002年02期

4 云杉;攪拌摩擦焊——最具革命性的焊接新技術(shù)——專(zhuān)訪中國(guó)攪拌摩擦焊中心首席專(zhuān)家關(guān)橋院士、北京賽福斯特技術(shù)有限公司欒國(guó)紅總經(jīng)理[J];航空制造技術(shù);2003年11期

5 周細(xì)應(yīng) ,柯黎明 ,劉鴿平 ,邢麗 ,夏春 ,湯旭昌;攪拌摩擦焊的溫度分析[J];新技術(shù)新工藝;2003年10期

6 ;激光輔助攪拌摩擦焊[J];電焊機(jī);2003年07期

7 ;攪拌摩擦焊技術(shù)在中國(guó)的推廣應(yīng)用[J];電焊機(jī);2003年10期

8 姜瀾,魏緒鈞,姚廣春,王德全;鋁合金攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報(bào);2003年06期

9 欒國(guó)紅,南利輝,孫成彬,關(guān)橋;新型船舶制造技術(shù)-攪拌摩擦焊[J];熱加工工藝;2004年01期

10 欒國(guó)紅,柴鵬,孫成彬,關(guān)橋;汽車(chē)制造駛上攪拌摩擦焊之路[J];電焊機(jī);2004年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張?zhí)飩}(cāng);郭德倫;陳沁剛;欒國(guó)紅;;攪拌摩擦焊技術(shù)研究[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

2 唐偉;郭昕昱;J C McClure;李潁;L Murr;;攪拌摩擦焊及其在鋁合金連接中的應(yīng)用[A];第九次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];1999年

3 林香祝;張敏;徐世珍;;攪拌摩擦焊技術(shù)的發(fā)展[A];第二屆中國(guó)北方焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2001年

4 關(guān)橋;欒國(guó)紅;;攪拌摩擦焊的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

5 張彥華;常金玲;劉雪梅;;攪拌摩擦焊過(guò)程的流變學(xué)初步分析[A];第十一次全國(guó)焊接會(huì)議論文集（第1冊(cè)）[C];2005年

6 郭曉娟;董春林;康舉;欒國(guó)紅;付瑞東;;攪拌摩擦焊搭接界面缺陷初步研究[A];第十五次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2010年

7 張偉;王磊;王曉暉;;3A21與6063異種鋁合金攪拌摩擦焊接頭性能分析[A];2011年機(jī)械電子學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

8 欒國(guó)紅;郭德倫;張?zhí)飩}(cāng);孫成彬;;鋁合金的攪拌摩擦焊[A];制造業(yè)與未來(lái)中國(guó)——2002年中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)年會(huì)論文集[C];2002年

9 胡禮本;;塑料攪拌摩擦焊的力學(xué)行為[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

10 崔凡;張春杰;康志明;;剛性動(dòng)支撐攪拌摩擦焊工藝研究[A];第十六次全國(guó)焊接學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2011年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 本報(bào)記者 焦靜波;將小技術(shù)做成大產(chǎn)業(yè)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2011年

2 張愛(ài)清;中國(guó)首臺(tái)機(jī)器人攪拌摩擦焊系統(tǒng)推介會(huì)在制造所舉行[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2013年

3 欒國(guó)紅 南利輝;攪拌摩擦焊：促進(jìn)飛機(jī)制造技術(shù)發(fā)展[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2004年

4 侯小川;唐眾民 焊接領(lǐng)域破解難題[N];中國(guó)航天報(bào);2007年

5 梅開(kāi) 侯小川;交響[N];中國(guó)航天報(bào);2007年

6 柴鵬;先進(jìn)技術(shù)帶來(lái)跨越式發(fā)展[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2012年

7 柴鵬;革命性的固相焊接技術(shù)——攪拌摩擦焊[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2012年

8 中航工業(yè)制造所 董春林;應(yīng)重視發(fā)展機(jī)器人攪拌摩擦焊技術(shù)[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2014年

9 吳思;十年攻關(guān)路 五年飛天行[N];中國(guó)航天報(bào);2014年

10 王姝書(shū);突出重圍“乘上”軌道交通[N];中國(guó)航天報(bào);2014年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前4條

1 鄢東洋;鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊熱—力學(xué)過(guò)程的研究及模擬[D];清華大學(xué);2010年

2 周鵬展;高強(qiáng)鋁合金厚板攪拌摩擦焊研究[D];中南大學(xué);2006年

3 金玉花;高強(qiáng)鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及薄弱區(qū)研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

4 胡志力;2024鋁合金攪拌摩擦焊管材塑性變形行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王海艷;6061鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織和性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

2 鄭小茂;7A04高強(qiáng)鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭的組織與性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 張海軍;7N01鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝和接頭力學(xué)性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 萬(wàn)龍;鋁/鋼攪拌摩擦搭接強(qiáng)流變作用下界面行為及力學(xué)性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

5 賈浩洲;攪拌摩擦焊機(jī)床3-PRS并聯(lián)頭精度分析[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

6 劉朝磊;6061鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊工藝及機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 胡曉晴;基于示蹤材料的雙軸肩攪拌摩擦焊流場(chǎng)研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

8 姚婷婷;顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料攪拌摩擦焊工藝及焊縫金屬遷移行為研究[D];江蘇科技大學(xué);2015年

9 蔣笑;鋁合金攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力測(cè)試及數(shù)值模擬[D];江蘇科技大學(xué);2015年

10 仇曉磊;數(shù)控?cái)嚢枘Σ梁冈O(shè)備二維功能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(工程管理與信息技術(shù)學(xué)院);2015年

  本文關(guān)鍵詞：7075鋁合金攪拌摩擦焊溫度場(chǎng)及殘余應(yīng)力場(chǎng)的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：259252