搅拌摩擦焊温度场数值模拟

发布时间：2017-04-26 16:09

  本文关键词：搅拌摩擦焊温度场数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：搅拌摩擦焊以其优良的焊接性能正获得越来越多的应用，但由于它是一个温度变化、组织结构转变、应力应变和金属流动四个因素相互作用的复杂过程，只有应用数值模拟技术才能有效分析其连接机理。温度场分析是进行焊缝金属流动、焊接应力与变形分析的前提，因此本文针对不同时刻的温度分布进行了分析研究。 针对搅拌摩擦焊接不同厚度的试板，本文确定了相应的测温特征点位置。实测各种工艺参数下的大量接头温度值，基本反映了接头的温度分布状况，并作为检验模拟温度场的依据。 结合M.Song等人提出的热源分布假设，利用搅拌摩擦焊功率计算机检测系统，本文建立了简化的热输入模型。应用ANSYS软件，通过建立随热源移动的坐标系，成功地实现了不同焊速下的热源移动问题，模拟结果可以得到任一时刻、任一截面的整体温度场和任一位置的焊接热循环。 针对铝合金LY12薄板的平板对接搅拌摩擦焊规范，通过模拟和实测温度的比较，验证了热输入模型和模拟方法的正确性，得出了焊接过程中的温度分布规律。根据模拟的准稳态温度，提出了合适的预热时间。根据薄板与厚板接头组织分布的差异：薄板呈无底的碗形，厚板呈花瓶形；本文通过变化热输入模型参数，得到了与之相应的温度分布形状。 本研究为搅拌摩擦焊接机理的进一步研究奠定了基础，而且对它在实际生产中的应用起到了一定的推动作用。
【关键词】：搅拌摩擦焊 温度场 数值模拟 ANSYS软件 特征点 热输入模型 焊接移动热源 准稳态 预热
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG453.9
【目录】：

• 摘要4-6
• 第一章 绪论6-11
• 1.1 搅拌摩擦焊发展综述6-8
• 1.1.1 原理及应用6-7
• 1.1.2 国内外研究状况7-8
• 1.2 有限元分析法8-9
• 1.3 课题研究的内容和意义9-11
• 第二章 接头的温度检测11-17
• 2.1 检测系统11-12
• 2.1.1 设备简介11-12
• 2.1.2 热电偶选择及其绝缘保护12
• 2.2 实验材料12-13
• 2.3 检测结果13-16
• 2.3.1 热电偶测温数据处理13
• 2.3.2 薄板温度检测13-15
• 2.3.3 厚板温度检测15-16
• 2.4 本章小结16-17
• 第三章 温度场有限元法17-23
• 3.1 传热方式简介17-18
• 3.2 温度场有限单元法基础18-20
• 3.2.1 温度场基本方程18-19
• 3.2.2 ANSYS热分析基础19-20
• 3.3 ANSYS分析过程简介20-22
• 3.4 本章小结22-23
• 第四章 数值模拟技术与结果分析23-40
• 4.1 热物性参数23
• 4.2 换热系数23-27
• 4.3 热输入模型27-29
• 4.3.1 国内外研究进展27-28
• 4.3.2 简化的热输入模型28-29
• 4.4 接头温度场数值模拟29-38
• 4.4.1 模拟步骤和关键环节29-32
• 4.4.2 模拟结果显示与分析32-38
• 4.5 本章小结38-40
• 第五章 结论与展望40-41
• 参考文献41-44
• 致谢44-45
• 附录一: 实测截面上三点模拟过程数据45-47
• 附录二: 攻读研究生期间发表的论文47

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 王希靖;韩晓辉;;基于FLUENT的铝合金搅拌摩擦焊三维流场数值模拟[J];电焊机;2006年01期

2 韩晓辉;王希靖;;铝合金搅拌摩擦焊三维模拟流场水平流动状况分析[J];电焊机;2006年03期

3 王希靖,包孔,靳龙,韩晓辉,郭瑞杰;3mmLY12与10mmLF2搅拌摩擦焊温度场模拟分析比较[J];兰州理工大学学报;2005年03期

4 王希靖;李晶;达朝炳;张忠科;;FSW中搅拌针作用力及其影响的研究[J];兰州理工大学学报;2006年01期

5 王希靖;李晶;达朝炳;王天宇;;LY12搅拌摩擦焊接过程中搅拌针摩擦行为的研究[J];热加工工艺;2006年01期

6 张忠科;孙丙岩;王希靖;王丽;;铝合金搅拌摩擦焊焊接缺陷分析[J];热加工工艺;2006年05期

7 王希靖,韩晓辉,李常锋,包孔,郭瑞杰;厚铝合金板搅拌摩擦焊塑性金属不同深度的水平流动状况[J];中国有色金属学报;2005年02期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

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中国硕士学位论文全文数据库 前7条

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7 李娜;铝合金搅拌摩擦焊残余应力检测及数值模拟[D];兰州理工大学;2012年

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本文编号：328769