对于搅拌摩擦焊接的热力耦合分析模型

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1、学兔兔www.xuetutu.com第46卷第16期机械工程学报Vlo1．46NO．162010年8月JOURNAL0FMECHANICALENGINEERINGAug．2010DoI：1O．3901／E．2010．16．106搅拌摩擦焊接的热力耦合分析模型冰鄢东洋史清宇吴爱萍JUERGENSilvanus2张增磊(1．清华大学机械工程系北京100084；2．欧盟太空防卫及空间技术集团技术革新实验室慕尼黑81663德国)摘要：随着数值模拟技术在搅拌摩擦焊接研究中的应用日益广泛，对模型本身的准确程度

2、要求越来越高，因而针对数值分析模型的研究显得更有意义。通过分析搅拌摩擦焊接热力耦合计算方面的相关资料，结合实际开展的搅拌摩擦焊接试验以及试验过程中对部分物理量的测量和分析，建立更加完善的搅拌摩擦焊接数值模拟模型。对生热过程、材料模型、夹具约束以及搅拌头机械载荷作用都进行细致分析和探讨，在新模型中采用被焊材料的剪切极限作为生热驱动力，考虑被焊材料的力学性能随温度和温度历史发生变化，建立夹具和试板之间的接触关系，并在力学分析模型中将搅拌头机械载荷简化考虑。利用新建立的数值分析模型对铝合金薄板搅拌摩擦焊

3、接过程进行模拟，得到和试验结果吻合较好的温度场、残余应力和变形结果。关键词：搅拌摩擦焊数值模拟残余应力残余变形中图分类号：TG453DevelopmentalThermal-mechanicalCoupledAnalysisModelforFrictionStirWeldingYANDongyangSHIQingyuWUAipingJUERGENSilvanusZHANGZenglei(1．DepartmentofMechanicalEngineering，TsinghuaUniversity,B

4、eijing100084；2．EuropeanAeronauticDefenceandSpaceCompanyInnovationWorks，Munich81663，Germany)Abstract：Thetechnologyofnumericalsimulationisincreasinglyappliedtothestudyoffrictionstirwelding(FSW)，SOtheresearchmustbecarriedouttoimprovetheaccuracyofsimulati

5、onmode1．Basedonsomeavailableinformationaboutthermal—mechanicalcoupledanalysisinFSWandactualexperiments，amoreprecisenumericalsimulationmodelofFSWissetup．SeveralissuesofFSWprocessarecarefullydiscussed，includingheatgeneration，materialmodel，therestriction

6、ofweldingfixturesandthefunctionsofstirtool’Smechanicalload．Inthenewmodel，theheatgenerationisconsideredtobedrivenbyyieldshearstressofbasematerial，andthemechanicalpropertiesofmaterialaretemperatureortemperaturehistorydependent，andthecontactrel~ionbetwee

7、nweldingfixturesandstructureisestablished，andthestirtool’Smechanicalloadsareintroducedintothemechanicalanalysismodelinasimplifiedway．Bymeansofthenewly—establishedmodel，anumericalsimulationofFSWiscarriedoutonaluminumalloysheet，whichgeneratestheresultss

8、imilartothosefromactualexperimentsontemperaturefield，residualstressanddeformation．Keywords：FrictionstirweldingNumericalsimulationResidualstressResidualdeformation金焊接研发的一项先进的固相焊接技术l“。它不仅0前言在铝合金焊接中具有固态连接、接头性能优异、生产成本较低等优点，而且在镁合金、钛合金、铜合搅拌摩擦焊接(Fric