搅拌摩擦焊接热力耦合

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1、硕士学位论文摘要搅拌摩擦焊(FrictionStirWelding，简称FSW)是自激光焊技术出现以来最引入注目和最具发展潜力的先进焊接技术，它能够实现用常规熔焊技术难以焊接的高强铝合金、铜、镁、钛等合金的连接，而且其优良的焊接性能受到了国内外研究者的广泛关注。搅拌摩擦焊的焊接过程是一个温度变化、组织转变、存在应力应变和金属流动等多方面相互耦合、共同作用的复杂过程，开展搅拌摩擦焊接过程温度场、流场和应力应变场等物理参量场变化及其相互影响的数值模拟基础性研究，已经成为搅拌摩擦焊研究发展的重要方向。通过对lOnⅡn厚铝合金板LF2进行焊缝温度测量试验，分析了焊接过程中焊缝温度分布特点及

2、其影响因素，同时对焊缝接头的宏观组织、微观组织及显微硬度进行分析，结果表明，焊缝中心不同距离和焊缝不同深度处由于所受热和力的作用不同，其温度分布也存在差异，焊接过程中的温度分布和热循环是焊缝接头前进侧与返回侧，以及各区组织和硬度分布重要的影响因素。利用万能程控拉伸试验机，针对LF2铝合金在不同变形温度和不同应变速率下进行高温等温拉伸试验研究，确定材料的真应力应变，分析应变速率与变形温度对材料热变形流变应力韵影响规律，试验证明，材料的真应力随变形温度的升高而降低，随应变速率的增大而增大；金属在高温拉伸过程中，金属内部产生的加工硬化过程和软化过程(回复和再结晶)是两个相互矛盾的竞争过程

3、。运用大型有限元分析软件ANSYS，验证了前期研究中已经建立的温度场模型的正确性，并且通过间接热力耦合分析法对搅拌摩擦焊接过程中的热力耦合场进行三维数值模拟和有限元分析。模拟结果表明，焊缝接头不同位置处的等效应力与等效应变的变化趋势与温度的变化趋势相同；离热源越近，温度越高，温度的上升速度也越快，等效应力应变也最大，而离热源越远的点，温度越低，温度的上升速度也越慢，等效应力应变就越小；各点等效应力应变随着温度的上升逐渐增大，而随着温度的下降逐渐减小，当热源远离后，应力应变都快速下降。关键词：搅拌摩擦焊；温度场；组织结构；流变应力；热力耦合；应力应变场垄堑矍堡堡堡垫垄塑耋Abstra

4、ctFrictionStirWelding伊sw)isanewandadvancedweldingtechnology,whichisthemostnoticeableandhasthemostdevelopmentpotentialafterthepresenceofLaserWelding．Thisisasolidstatejoiningprocess，whichiscurrentlybeingdevelopedfordifficultto-weldusingconventionalfusionweldingtechnique,likehighstrengthA1alloys、

5、Cu、MgandTialloysandsoon，Also，itsgoodweldingperformancehasbeenpaidagreatamountofattentionbyresearchersallOVertheworld．ThiscomplicatedprocessofFrictionStirWeldinginvolvesinsuchfourinteractivefactorsastemperaturevariation,microstructuretransformation,stress-strainandmetalflow．Sofar,toproceedbasic

6、researchinhumericalsimulationofthetemperaturefield、flowfield、stress-strainfieldandtheirvariationandinterrelationshiphasbecomeoneoftheimportantaspectinFSWresearchinganddeveloping．Throughthestudyintemperaturemeasuringof10mmLF2Alalloyweldjoint，analyzethejointtemperaturedistributionanditsinfluenci

7、ngfactor,andanalyzethemacrostructure、microstm吐ureaIldmicrohardness·TheresIlhsshowthat，differentlocationinjointha，vedifferenttemperaturedistributionbecausethemetalatdifferentdistancefromweldinglineanddifferentdepthexperiencesdifferentthe