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《基于MSC_Marc的摩擦叠焊面接触问题数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第21卷第4期石油化工高等学校学报Vol.21No.42008年12月JOURNALOFPETROCHEMICALUNIVERSITIESDec.2008文章编号:1006-396X(2008)04-0068-05基于MSC.Marc的摩擦叠焊面接触问题数值模拟陈家庆,焦向东,邱宗义,张宝生,陈忠海(北京石油化工学院海洋工程连接技术研究中心,北京102617)摘要:选用刚性平冲头与弹性半空间的经典面接触模型为研究对象,通过解析解与MSC.Marc有限元数值模拟结果的比较,确定了偏斜网格以及3级有限元计算对已知接触区域面接触问题的可靠性。对于摩擦叠
2、焊单元成形过程所涉及的基本弹性静力学面接触问题而言,接触面上的法向应力分布从中心向边缘以二次曲线的形式逐渐增大;金属棒直径、轴向外载荷对接触面上法向应力的分布情况影响较大,而径向间隙、不同材料组合对其的影响相对较小。关键词:面接触;有限元;摩擦液柱成形;弹性静力学中图分类号:TG404;TB115文献标识码:ANumericalSimulationontheSurface-ContactProblemofFriction-Stitch-WeldingBasedonMSC.MarcCHENJia-qing,JIAOXiang-dong,QIUZon
3、g-yi,ZHANGBao-sheng,CHENZhong-hai(ResearchCentreofOffshoreEngineeringJoiningTechnology,BeijingInstituteofPetrochemicalTechnology,Beijing102617,P.R.China)Received10April2008;revised23October2008;accepted12November2008Abstract:Takingthesurface-contactmodelbetweenrigidflatpuncha
4、ndelastichalf-spaceastheresearchsubject,andthroughcomparingtheresultsofanalyticalsolutionandnumericalsimulationbythefiniteelementmethod(FEM)softwareMSC.Marc,itisdeterminedthatthenon-uniformmeshingmethodandthethirdgradeFEMcalculationarereliableastothesurface-contactproblemwith
5、definitecontactarea.Forthemostfundamentalsurface-contactprobleminvolvedwithfrictionhydropillarprocessinginfrictionstitchwelding,thenormalstressonthecontactsurfaceincreasesquadraticallyfromcentertothemarginalside.Thediameterofthemetalstudandtheappliedexternalloadhasmoreinfluen
6、cetothedistributionofnormalstressonthecontactsurface,whiletheinfluenceofradialclearance,thematerialcombinationbetweenthemetalstudandthepredrilledholearerelativelysmall.Keywords:Surfacecontact;Finiteelementmethod(FEM);Frictionhydropillarprocessing(FHPP);Elasto-staticmechanicsC
7、orrespondingauthor.Tel.:+86-10-81292291;fax:+86-10-81292291;e-mail:Jiaqing@bipt.edu.cn摩擦叠焊是一种新型的材料固相连接成形技先在基体母材上预钻一个直径为9～17mm的孔,术,其基本单元过程是摩擦液柱成形(Friction然后插入一根直径比孔径略小的旋转金属棒,在金HydroPillarProcessing,FHPP),如图1所示。首属棒上施加轴向力并保持一定的进给速度。由于金属棒下端与孔底之间的接触摩擦生热,使得金属材收稿日期:2008-04-10料发生塑性变形
8、。随着塑性金属材料不断填充焊孔作者简介:陈家庆(1970-),男,湖北宜昌市,教授,博士。以及表面杂质的不断排出,摩擦剪切面迅速从焊孔基
