本文關(guān)鍵詞：鋁合金攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力測試及數(shù)值模擬

  更多相關(guān)文章： 雙面攪拌摩擦焊 小孔法 殘余應(yīng)力 溫度場 數(shù)值模擬

【摘要】：攪拌摩擦焊的發(fā)明進一步拓寬了鋁合金的應(yīng)用前景,由于鋁合金攪拌摩擦焊具有諸多如:焊后形變小、污染少、接頭力學(xué)性能好等優(yōu)良的特點,因而,鋁合金攪拌摩擦焊在三航領(lǐng)域、軌道車輛以及汽車制造等工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用并取得了令人矚目的成績。一般來說,對中厚板進行攪拌摩擦焊生產(chǎn)加工時,雙面攪拌摩擦焊要比單面攪拌摩擦焊更具性價比,因此,對雙面攪拌摩擦焊的研究就具有很高的實際意義。鋁合金攪拌摩擦焊焊接接頭的殘余應(yīng)力雖然要比鋁合金的融化焊小很多,但由于殘余應(yīng)力對接頭的使用性能有極大的影響,因此,對其接頭殘余應(yīng)力的研究是非常有必要且很有意義的。本文選用5mm厚度的5A15鋁合金平板作為實驗對象,在最優(yōu)參數(shù)下分別對其進行單面攪拌摩擦焊和兩種雙面攪拌摩擦焊的實驗。對三種焊接試板分別取試樣進行上中下分層顯微硬度分析,發(fā)現(xiàn)三種攪拌摩擦焊方法所得接頭的顯微硬度沿垂直焊縫方向都呈現(xiàn)出“W”型分布規(guī)律,上中下三層的顯微硬度在整體上雖略有差異,但并不離散;不同區(qū)域顯微硬度雖有高有低,但能平滑過渡。使用小孔法對三種焊接方法的試板分別進行殘余應(yīng)力的測量實驗,對結(jié)果進行分析,發(fā)現(xiàn)所得三組試板的縱向殘余應(yīng)力都比橫向殘余應(yīng)力大很多,但測得殘余應(yīng)力的最大值僅為130.6MPa為母材屈服強度的41.5%,要低于鋁合金熔化焊接頭的殘余應(yīng)力值。同時,本文還分別建立了單面焊和雙面焊的三維數(shù)值分析模型,先對兩種攪拌摩擦焊的溫度場進行了數(shù)值模擬,并把溫度場作為力學(xué)分析的邊界條件之一耦合到應(yīng)力分析模型中;同時在模型中對攪拌摩擦焊的熱輸入和散熱情況進行了比較全面的考慮,最后獲得的溫度場云圖、溫度循環(huán)曲線以及殘余應(yīng)力云圖都能較好的反應(yīng)實際規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：雙面攪拌摩擦焊 小孔法 殘余應(yīng)力 溫度場 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 引言12
• 1.2 攪拌摩擦焊概況12-15
• 1.2.1 攪拌摩擦焊的原理12-13
• 1.2.2 攪拌摩擦焊的優(yōu)缺點13-14
• 1.2.3 攪拌摩擦焊在實際生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用14-15
• 1.3 攪拌摩擦焊熱-力過程研究現(xiàn)狀15-19
• 1.3.1 國內(nèi)外攪拌摩擦焊溫度場研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3.2 國內(nèi)外FSW殘余應(yīng)力研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 選題背景和意義19-21
• 1.5 本課題研究內(nèi)容21-22
• 第2章 實驗材料及實驗方法、設(shè)備的選擇22-31
• 2.1 實驗材料的選擇22-23
• 2.2 攪拌摩擦焊實驗設(shè)備的選擇23
• 2.3 攪拌摩擦焊焊接夾具的設(shè)計23-25
• 2.4 攪拌頭的設(shè)計25-28
• 2.4.1 攪拌頭材料的選擇25-26
• 2.4.2 攪拌頭軸肩的設(shè)計26-27
• 2.4.3 攪拌針的設(shè)計27-28
• 2.5 殘余應(yīng)力測試方法及設(shè)備28
• 2.6 攪拌摩擦焊焊縫材料顯微硬度實驗28-30
• 2.7 數(shù)值模擬硬件及軟件平臺30
• 2.8 本章小結(jié)30-31
• 第3章 攪拌摩擦焊實驗及接頭顯微硬度分析31-43
• 3.1 引言31-32
• 3.2 單面攪拌摩擦焊實驗32-35
• 3.3 雙面攪拌摩擦焊實驗35-36
• 3.4 攪拌摩擦焊焊接頭的顯微硬度分析36-42
• 3.4.1 單面攪拌摩擦焊接頭的顯微硬度37-38
• 3.4.2 雙面攪拌摩擦焊（異側(cè)）接頭顯微硬度38-40
• 3.4.3 雙面攪拌摩擦焊（同側(cè)）接頭顯微硬度40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第4章 攪拌摩擦焊殘余應(yīng)力的測試43-57
• 4.1 引言43
• 4.2 小孔法原理簡介43-45
• 4.3 殘余應(yīng)力的測試過程45-48
• 4.4 殘余應(yīng)力的計算方法48-49
• 4.5 實驗結(jié)果及討論49-56
• 4.6 本章小結(jié)56-57
• 第5章 攪拌摩擦焊熱力工程的數(shù)值模擬57-77
• 5.1 引言57
• 5.2 建立攪拌摩擦焊數(shù)值分析模型的理論依據(jù)57-59
• 5.2.1 攪拌摩擦焊熱輸入概況57-58
• 5.2.2 有限元數(shù)值模擬的理論基礎(chǔ)58
• 5.2.3 攪拌摩擦焊溫度場模型的基本方程58-59
• 5.3 攪拌摩擦焊數(shù)值模擬三維模型的建立59-62
• 5.3.1 軸肩產(chǎn)熱的數(shù)學(xué)模型60
• 5.3.2 攪拌針產(chǎn)熱的數(shù)學(xué)模型60-61
• 5.3.3 攪拌摩擦焊散熱邊界條件模型61-62
• 5.4 攪拌摩擦焊數(shù)值模擬的過程62-75
• 5.4.1 攪拌摩擦焊有限元模型的建立和網(wǎng)格劃分62-64
• 5.4.2 試板材料的物理參數(shù)64-66
• 5.4.3 攪拌摩擦焊有限元模型的邊界條件66-67
• 5.4.4 溫度場的模擬結(jié)果67-71
• 5.4.5 應(yīng)力場的模擬結(jié)果71-74
• 5.4.6 殘余應(yīng)變模擬結(jié)果74-75
• 5.5 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-79
• 參考文獻79-82
• 致謝82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 李亭;史清宇;李紅克;王偉;;鋁合金攪拌摩擦焊接頭殘余應(yīng)力分布[J];焊接學(xué)報;2007年06期

2 田博;周友龍;陳舟;張騰;;6061鋁合金FSW接頭與MIG焊接頭對比試驗[J];焊接技術(shù);2012年02期

3 杜巖峰;白景彬;田志杰;李勁松;張彥華;;2219鋁合金攪拌摩擦焊溫度場的三維實體耦合數(shù)值模擬[J];焊接學(xué)報;2014年08期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 張昭;攪拌摩擦焊接過程中材料行為及力學(xué)響應(yīng)的數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 葉紹勇;鋁合金超聲輔助攪拌摩擦焊數(shù)值模擬及殘余應(yīng)力分析[D];中南大學(xué);2013年

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本文編號：997671