本文關(guān)鍵詞：基于COMSOL的攪拌摩擦焊熱場影響因素數(shù)值計算

  更多相關(guān)文章： 攪拌摩擦焊 溫度場 等值面 COMSOL

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展,焊接作為工業(yè)制造的一項基礎(chǔ)技術(shù),其水平的高低逐漸成為工業(yè)和科技發(fā)展程度的重要衡量標準。攪拌摩擦焊(FSW)的出現(xiàn),為焊接技術(shù)領(lǐng)域帶來了一次新的革命,極大地改善了有色金屬的焊接狀況,在各個工業(yè)領(lǐng)域都有著良好的應(yīng)用前景,對推動工業(yè)發(fā)展、創(chuàng)造社會經(jīng)濟效益有著重要的作用。但攪拌摩擦焊技術(shù)出現(xiàn)的時間并不長,還處在研究和發(fā)展完善階段,人們對其了解還存在一定的欠缺。焊接中的溫度及其分布對接頭性能有著最為直接的影響,通過多角度模擬分析溫度場的分布狀況及特征來研究FSW可以使我們對其有進一步的了解。本文以FSW為基礎(chǔ),使用COMSOL Multiphysics軟件并采用有限元方法建立了三維模型,依次進行了將焊接參數(shù)、工件材料、攪拌頭形狀作為變量的有限元模擬分析,得出這種情況下焊縫的溫度場及其等值面的分布特征,并對模型溫度及其接頭組織情況進行了理論分析,發(fā)現(xiàn)了一些變化規(guī)律。研究分析的主要結(jié)論如下:(1)在FSW中,無論試驗參數(shù)如何改變,采用何種焊接材料以及采用何種形狀的攪拌頭,都存在焊前側(cè)的溫度場及其等值面的等溫區(qū)域面積均較焊后側(cè)大;焊接中的最高溫度均分布在攪拌頭與金屬組織相接處的表面上且僅出現(xiàn)在較小的區(qū)域或者點域內(nèi);溫度隨著離開中心距離的增大而逐漸降低,距離焊接中心越遠,溫度下降速度越慢,溫度梯度越小。(2)在FSW實驗當(dāng)中,對于焊接速度、攪拌頭轉(zhuǎn)速和法向壓力三個參數(shù),任意改變其中一個參數(shù)而將其它兩個參數(shù)設(shè)為定值時,接頭組織達到塑性狀態(tài)所需要的時間與參數(shù)數(shù)值之間存在非線性正比關(guān)系;溫度場分布面積與參數(shù)數(shù)值之間存在非線性反比關(guān)系。(3)焊接當(dāng)中在金屬材料達到塑性狀態(tài)前,接頭部分的溫度隨著焊接參數(shù)數(shù)值的增大而迅速升高;在接頭部分達到最高溫度后,溫度在一個較小的變化范圍內(nèi)波動。(4)不同材料進行FSW時最優(yōu)的焊接工藝參數(shù)各不相同,在轉(zhuǎn)速、焊接速度、法向壓力三個焊接參數(shù)當(dāng)中轉(zhuǎn)速和焊接速度對最高溫度的影響較大,法向壓力對最高溫度的影響相對較小。(5)采用Trivex形攪拌頭進行焊接的焊核部分所占面積最大,采用圓柱形攪拌頭進行焊接時產(chǎn)生的焊核區(qū)面積最小。法向壓力的改變對使用Trivex形攪拌頭進行FSW的最高溫度沒有明顯的影響,采用Trivex形攪拌頭進行FSW時的焊接效果較為穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】：攪拌摩擦焊 溫度場 等值面 COMSOL
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG453.9
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景、目的和意義9-10
• 1.2 攪拌摩擦焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題研究的主要內(nèi)容13-15
• 2 建立攪拌摩擦焊接有限元仿真模型15-25
• 2.1 攪拌摩擦焊接原理15-16
• 2.2 COMSOL Multiphysics簡介16-19
• 2.3 建立攪拌摩擦焊模型19-21
• 2.3.1 三維物理模型19-20
• 2.3.2 材料物理模型20-21
• 2.4 熱源分析21-22
• 2.5 控制方程22-23
• 2.6 邊界條件的確定23
• 2.7 網(wǎng)格劃分23-24
• 2.8 本章小結(jié)24-25
• 3 不同焊接參數(shù)對溫度場的影響分析25-38
• 3.1 實驗參數(shù)的設(shè)定25-26
• 3.1.1 材料參數(shù)的選擇25-26
• 3.1.2 實驗參數(shù)26
• 3.2 不同轉(zhuǎn)速情況下溫度場的分布26-29
• 3.3 不同法向壓力下溫度場的分布29-31
• 3.4 不同焊接速度下溫度場的分布31-34
• 3.5 不同焊接參數(shù)條件下的最高溫度線圖34-36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 4 FSW不同材質(zhì)比較分析38-51
• 4.1 實驗設(shè)定38-40
• 4.1.1 實驗材料設(shè)置38-39
• 4.1.2 實驗參數(shù)設(shè)置39-40
• 4.2 攪拌摩擦焊接接頭組織40-41
• 4.3 焊接接頭部分橫截面分析41-48
• 4.4 不同焊接參數(shù)下最高溫度對比圖48-50
• 4.4.1 法向壓力不變條件下最高溫度對比圖48
• 4.4.2 焊接速度不變條件下最高溫度對比圖48-49
• 4.4.3 旋轉(zhuǎn)速度不變條件下最高溫度對比圖49-50
• 4.5 本章小結(jié)50-51
• 5 不同形狀攪拌頭對溫度場的影響分析51-56
• 5.1 實驗參數(shù)設(shè)定51-52
• 5.1.1 攪拌頭形狀選擇51
• 5.1.2 實驗材料及實驗參數(shù)設(shè)定51-52
• 5.2 實驗結(jié)果分析52-55
• 5.2.1 不同攪拌頭情況下溫度場對比圖52-54
• 5.2.2 實驗數(shù)據(jù)圖表化分析54-55
• 5.3 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-58
• 參考文獻58-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及科研成果61-62
• 致謝62-63

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 柯黎明,邢麗,劉鴿平;攪拌摩擦焊工藝及其應(yīng)用[J];焊接技術(shù);2000年02期

2 傅志紅,黃明輝,周鵬展,賀地求;攪拌摩擦焊及其研究現(xiàn)狀[J];焊接;2002年11期

3 張?zhí)飩},郭德倫,陳沁剛,欒國紅;鋁合金攪拌摩擦焊技術(shù)研究[J];機械工程學(xué)報;2002年02期

4 云杉;攪拌摩擦焊——最具革命性的焊接新技術(shù)——專訪中國攪拌摩擦焊中心首席專家關(guān)橋院士、北京賽福斯特技術(shù)有限公司欒國紅總經(jīng)理[J];航空制造技術(shù);2003年11期

5 周細應(yīng) ,柯黎明 ,劉鴿平 ,邢麗 ,夏春 ,湯旭昌;攪拌摩擦焊的溫度分析[J];新技術(shù)新工藝;2003年10期

6 ;激光輔助攪拌摩擦焊[J];電焊機;2003年07期

7 ;攪拌摩擦焊技術(shù)在中國的推廣應(yīng)用[J];電焊機;2003年10期

8 姜瀾,魏緒鈞,姚廣春,王德全;鋁合金攪拌摩擦焊研究現(xiàn)狀及應(yīng)用[J];材料導(dǎo)報;2003年06期

9 欒國紅,南利輝,孫成彬,關(guān)橋;新型船舶制造技術(shù)-攪拌摩擦焊[J];熱加工工藝;2004年01期

10 欒國紅,柴鵬,孫成彬,關(guān)橋;汽車制造駛上攪拌摩擦焊之路[J];電焊機;2004年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張?zhí)飩};郭德倫;陳沁剛;欒國紅;;攪拌摩擦焊技術(shù)研究[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

2 唐偉;郭昕昱;J C McClure;李潁;L Murr;;攪拌摩擦焊及其在鋁合金連接中的應(yīng)用[A];第九次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];1999年

3 林香祝;張敏;徐世珍;;攪拌摩擦焊技術(shù)的發(fā)展[A];第二屆中國北方焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

4 關(guān)橋;欒國紅;;攪拌摩擦焊的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

5 張彥華;常金玲;劉雪梅;;攪拌摩擦焊過程的流變學(xué)初步分析[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

6 郭曉娟;董春林;康舉;欒國紅;付瑞東;;攪拌摩擦焊搭接界面缺陷初步研究[A];第十五次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2010年

7 張偉;王磊;王曉暉;;3A21與6063異種鋁合金攪拌摩擦焊接頭性能分析[A];2011年機械電子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

8 欒國紅;郭德倫;張?zhí)飩};孫成彬;;鋁合金的攪拌摩擦焊[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學(xué)會年會論文集[C];2002年

9 胡禮本;;塑料攪拌摩擦焊的力學(xué)行為[A];陜西省焊接學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

10 崔凡;張春杰;康志明;;剛性動支撐攪拌摩擦焊工藝研究[A];第十六次全國焊接學(xué)術(shù)會議論文摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 本報記者 焦靜波;將小技術(shù)做成大產(chǎn)業(yè)[N];中國航空報;2011年

2 張愛清;中國首臺機器人攪拌摩擦焊系統(tǒng)推介會在制造所舉行[N];中國航空報;2013年

3 欒國紅 南利輝;攪拌摩擦焊：促進飛機制造技術(shù)發(fā)展[N];中國航空報;2004年

4 侯小川;唐眾民 焊接領(lǐng)域破解難題[N];中國航天報;2007年

5 梅開 侯小川;交響[N];中國航天報;2007年

6 柴鵬;先進技術(shù)帶來跨越式發(fā)展[N];中國航空報;2012年

7 柴鵬;革命性的固相焊接技術(shù)——攪拌摩擦焊[N];中國航空報;2012年

8 中航工業(yè)制造所 董春林;應(yīng)重視發(fā)展機器人攪拌摩擦焊技術(shù)[N];中國航空報;2014年

9 吳思;十年攻關(guān)路 五年飛天行[N];中國航天報;2014年

10 王姝書;突出重圍“乘上”軌道交通[N];中國航天報;2014年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 李博;基于攪拌摩擦焊技術(shù)的TC4鈦合金表面改性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

2 李冬曉;鋁合金靜止軸肩攪拌摩擦焊技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2015年

3 鄢東洋;鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)攪拌摩擦焊熱—力學(xué)過程的研究及模擬[D];清華大學(xué);2010年

4 周鵬展;高強鋁合金厚板攪拌摩擦焊研究[D];中南大學(xué);2006年

5 金玉花;高強鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織及薄弱區(qū)研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

6 胡志力;2024鋁合金攪拌摩擦焊管材塑性變形行為研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王海艷;6061鋁合金攪拌摩擦焊接頭組織和性能研究[D];華南理工大學(xué);2010年

2 鄭小茂;7A04高強鋁合金攪拌摩擦焊工藝及接頭的組織與性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 張海軍;7N01鋁合金攪拌摩擦焊焊接工藝和接頭力學(xué)性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

4 王慶峰;6005A-T6鋁合金地鐵車體的攪拌摩擦焊[D];浙江工業(yè)大學(xué);2015年

5 徐海升;鋁/鋼異種金屬攪拌摩擦焊工藝及連接機制研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

6 肖長源;Al/Mg異種金屬攪拌摩擦焊金屬間化合物的形成機理研究[D];西南交通大學(xué);2016年

7 黃斌;基于靜軸肩攪拌摩擦焊的增材制造技術(shù)研究[D];南昌航空大學(xué);2016年

8 謝吉林;鋁/鎂異種金屬“攪拌摩擦焊—釬焊”復(fù)合焊接工藝研究[D];南昌航空大學(xué);2016年

9 張興民;6061-T6鋁合金雙軸肩攪拌摩擦焊工藝及數(shù)值模擬研究[D];山東大學(xué);2016年

10 馮冬冬;基于激光視覺的攪拌摩擦焊焊縫跟蹤系統(tǒng)研究[D];山東大學(xué);2016年

，

本文編號：630383