鋁合金平板攪拌摩擦焊應(yīng)變與疲勞預(yù)測研究.pdf

1、攪拌摩擦焊接過程中，焊縫區(qū)域會存在比較大的溫度梯度，并且溫度場會隨著攪拌頭的移動而發(fā)生變化。這種在時間以及空間上的不均勻加熱以及冷卻過程，都會引起焊接殘余應(yīng)力以及殘余變形，焊接殘余應(yīng)力會影響結(jié)構(gòu)件的損傷容限和疲勞壽命，殘余變形則會影響構(gòu)件的裝配，所以研究攪拌摩擦焊的殘余應(yīng)力分布、殘余變形以及疲勞壽命都具有一定的工程實用價值。雖然實驗手段可以研究其殘余狀態(tài)，但是容易受到周圍環(huán)境的影響且時間周期比較長，所以采用數(shù)值方法對攪拌摩擦焊過程進行研

2、究是非常有必要的。
　　本文中采用數(shù)值模擬的方法研究了平板對接焊的溫度場、殘余應(yīng)力場分布以及焊后變形，并且使用單一變量控制法，通過改變不同的焊接參數(shù)對攪拌摩擦焊的過程分別研究;然后開展焊接殘余應(yīng)力對焊接構(gòu)件疲勞影響的研究。本文中的各章節(jié)安排如下:
　　第一章對攪拌摩擦焊接技術(shù)的研究進展進行了綜述，主要包括攪拌摩擦焊的焊接原理以及焊接工藝參數(shù)、攪拌摩擦焊接構(gòu)件的溫度場、攪拌摩擦焊接構(gòu)件殘余狀態(tài)、攪拌摩擦焊接接頭處微觀組織的分布

3、以及疲勞性能的研究，并概述了本文中的主要工作內(nèi)容。
　　第二章介紹了攪拌摩擦焊接熱力耦合模型的基本理論。
　　第三章建立了順序熱力耦合有限元模型，并且將通過ABAQUS子程序編寫了攪拌頭移動熱源的程序，對攪拌摩擦焊的焊接過程進行數(shù)值模擬仿真。
　　第四章通過對攪拌摩擦焊接的順序熱力耦合仿真分析，獲得了焊接溫度場、應(yīng)力場分布以及焊接殘余變形的分布云圖及變化曲線，得出一般性規(guī)律:在攪拌摩擦焊接過程中溫度場的分布以攪拌頭為中

4、心向四周呈現(xiàn)半橢圓的分布;殘余應(yīng)力主要分布在焊縫區(qū)域，且主要以縱向殘余應(yīng)力為主，在垂直于焊縫方向呈現(xiàn)“M”狀分布，沿著焊縫方向呈現(xiàn)拋物線分布;焊接變形主要在焊縫區(qū)域呈現(xiàn)向下凹的趨勢。
　　第五章使用控制變量法，對攪拌摩擦焊的焊接工藝參數(shù)攪拌頭的轉(zhuǎn)速、焊接速度、軸肩半徑進行控制，研究焊接參數(shù)對攪拌摩擦焊的溫度場以及殘余應(yīng)力場的影響規(guī)律。
　　第六章研究了殘余應(yīng)力對焊接構(gòu)件疲勞的影響。研究發(fā)現(xiàn)在焊縫處的殘余應(yīng)力主要與拉伸殘余應(yīng)力