慣性摩擦焊焊接過(guò)程數(shù)值模擬的研究.pdf

1、慣性摩擦焊是一種過(guò)程中包含熱力復(fù)雜變化的固態(tài)焊接方法，焊接過(guò)程中飛輪儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)化為熱能使得焊接面附近溫度迅速升高達(dá)到熱塑性狀態(tài)，并在壓力和摩擦熱的作用下完成焊接。摩擦焊以其節(jié)能、環(huán)保、高效的特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于航天航空、汽車等多種領(lǐng)域中。
　　現(xiàn)如今大部分的研究者均采用有限元軟件對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行模擬，不僅節(jié)約了時(shí)間、大量縮短了試驗(yàn)周期，避免了需要大量研究的盲目性，為更快的獲得最優(yōu)的工藝參數(shù)提供了有效的方法。
　　文中采用彈塑性有限

2、元理論建立了慣性摩擦焊接過(guò)程二維軸對(duì)稱、熱力耦合有限元計(jì)算模型，利用庫(kù)倫模型和剪切模型分別模擬焊接過(guò)程中不同階段的摩擦行為，并對(duì)焊接過(guò)程中所涉及的傳熱學(xué)理論、材料彈塑性問(wèn)題及焊接過(guò)程中扭矩的計(jì)算做出詳細(xì)闡述。運(yùn)用有限元軟件ABAQUS建立了GH4169慣性摩擦焊接二維軸對(duì)稱熱力耦合有限元模型，對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬。針對(duì)摩擦面附近區(qū)域單獨(dú)進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)分，保證計(jì)算的準(zhǔn)確度，并利用該模型模擬計(jì)算了焊接過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的分布。

3、　　為驗(yàn)證所建立的慣性摩擦焊接有限元模型的準(zhǔn)確性，文中采用兩種溫度測(cè)量的方式——熱電偶測(cè)溫和紅外測(cè)溫法對(duì)焊接過(guò)程中焊件的溫度進(jìn)行測(cè)量，并利用ABAQUS軟件計(jì)算相同位置處的溫度值，將實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度與計(jì)算溫度值進(jìn)行比較，驗(yàn)證了模型的可靠性。
　　利用驗(yàn)證的模型選擇合適的工藝參數(shù)對(duì)慣性摩擦焊接過(guò)程進(jìn)行模擬，分析得出的溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)和軸向縮短量的分布情況。用單一因素法和正交試驗(yàn)分析焊接過(guò)程中的三個(gè)主要工藝參數(shù)—轉(zhuǎn)速、壓力、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等