7075铝合金高速搅拌摩擦焊材料流动行为及性能研究

目的 针对7075–O铝合金高焊速、高转速搅拌摩擦焊接缺陷多、质量差等问题,研究焊接接头材料流动对焊缝性能的影响。方法 选用焊接速度1 000 mm/min,搅拌转速分别为1 000、1 200、1 600、1 700 r/min的条件对7075–O铝合金板进行搅拌摩擦焊接,分析不同焊接工艺参数下焊接接头的显微组织及力学性能。同时,利用Fluent软件模拟7075–O铝合金搅拌摩擦焊接过程中的材料流动场分布,分析焊接材料流动与缺陷形成的关系。结果 利用7075–O铝合金三维流动模型,预测出高焊速条件下焊缝前进侧形成一个低压区,孔洞等缺陷易出现在此区域,数值模拟预测与试验结果吻合。在高焊接速度1 000 mm/min、焊接转速1 200 r/min时,焊缝表面光滑平整,焊核区域的硬度分布更加均匀。结论 随着搅拌转速从1 000 r/min增大到1 700 r/min,热输入量逐渐增大,孔洞缺陷由隧道型孔洞转变为不连续的小孔。同时,随着搅拌转速的增大,焊缝高硬度区域的宽度先增大而后降低。当搅拌转速为1 200 r/min时得到了优质的焊接接头,焊缝焊核区硬度分布均匀,硬度值最高为176HV。     

基于ANSYS的TA2板材等离子弧焊接有限元分析

采用ANSYS有限元软件模拟了4 mm厚TA2板材等离子弧焊接过程,计算分析了焊接过程中瞬态温度场分布特征,并在温度场的基础上采用热-应力耦合方法计算分析了TA2等离子弧焊接头应力场分布和焊件的变形特征。结果表明,接头焊缝形貌与实际焊接过程基本吻合,温度场分布呈椭圆形特征,并且在近焊缝处具有较高的温度梯度;焊件中应力呈现拉应力和压应力共存,在焊接过程的瞬态应力场中,热应力为主要因素,而在残余应力分布中,塑变应力为主要因素;焊接完成后的变形呈现角变形特征,最大变形量2.3 mm。     

2024铝合金孔洞缺陷搅拌摩擦点焊修复数值模拟与实验研究

目的 薄壁构件在服役过程中会产生孔洞缺陷,传统修复方法存在连接不牢靠、周期长等问题,针对以上情况,研究了搅拌摩擦焊点焊修复材料的流动对修复接头性能的影响规律。方法 在修复焊速为20 mm/min,修复转速分别为800、1 200、1 600 r/min的条件下对2024铝合金孔洞缺陷进行搅拌摩擦点焊修复,分析不同修复转速下修复接头的微观组织和力学性能。此外,使用ABAQUS有限元软件模拟修复孔洞缺陷过程中材料流动的具体规律。结果 在修复焊速为20 mm/min、修复转速为1 600 r/min条件下,修复接头表面光滑平整,无任何缺陷存在,材料内部发生了显著的晶粒细化,从母材区到焊核区,平均晶粒尺寸由20.5 μm降低至2.7 μm,降低幅度为86.8%。数值模拟仿真结果表明,在1 600 r/min的高修复转速下,材料流动的速度梯度较大,热输入也较高,更容易获得性能优良的修复接头。结论 在修复焊速为20 mm/min的条件下,当修复转速从800 r/min增加到1 600 r/min时,修复的热输入逐渐提高,材料的流动性增强,逐渐修复了孔洞缺陷,在修复转速为1 600 r/min时获得了优质的修复接头,在焊核区发生了显著的晶粒细化现象,修复接头的抗拉强度达到了母材抗拉强度的81.3%,屈服强度几乎等同于母材的屈服强度。     

镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺研究

目的 研究镁合金高转速搅拌摩擦焊工艺及其对组织与性能的影响规律。方法 采用光学显微镜观察以及拉伸性能测试等方法,探索了1.5 mm厚AZ31B镁合金高转速搅拌摩擦焊接工艺,对其接头组织与力学性能进行了测试分析。结果 采用6000 r/min转速时,随着焊速从600 mm/min降低至100 mm/min,焊接接头隧道型孔洞缺陷消失;采用600 mm/min焊速时,2000~4000 r/min转速范围内可获得无缺陷的接头。拉伸测试结果表明,6000 r/min-100 mm/min焊接工艺下接头的拉伸性能最优,抗拉强度为235.33 MPa,为母材强度的87.92%。结论 镁合金采用高转速搅拌摩擦工艺可获得无缺陷的焊接接头,且采用高转速匹配低焊速的工艺可使接头的拉伸性能得到提升。     

6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊数值模拟

为研究铝合金中厚板-节点套接头在多层多道焊后的残余应力和变形分布,本文基于ABAQUS软件建立了该接头三维有限元模型,采用双椭球热源、生死单元法以及顺序耦合法,对6061-T6铝合金中厚板-节点套多层多道焊进行数值模拟,并分析了接头的温度场,以及在夹具约束下的焊接残余应力及变形的分布情况。研究结果表明:数值模拟与实际接头的熔池形状吻合度较高;摆动焊接过程中温度曲线呈多峰结构;焊件的升温速率明显大于冷却速率,且冷却速率随时间逐渐减小;焊接残余应力主要集中在焊缝及夹具区域,且小于6061-T6铝合金在室温下的屈服强度;接头的最大横向残余应力为129.9 MPa,中厚板上的横向残余应力大于节点套上的横向残余应力;接头的最大纵向残余应力为132.9 MPa,沿焊接方向,焊缝处的纵向残余应力呈山峰状分布;该接头在Y轴方向上的变形最大,为1.494 mm,该接头的最终变形结果为上凸变形。     

搅拌头转速对YL113压铸铝合金FSW接头组织性能的影响

对4 mm厚的压铸态YL113铝合金进行了搅拌摩擦焊工艺试验研究,采用OM、SEM/EDS、XRD、万能拉伸试验机等分析研究了搅拌头转速对接头的微观组织和力学性能的影响。结果表明,当焊接速度为40 mm/min时,搅拌头转速在700~1 500 r/min范围内均可获得成形良好、无外观缺陷的焊缝,焊缝截面呈倒梯形,前进侧有明显分界线,而后退侧分界线模糊。热影响区保持铸态的枝晶形貌,但晶粒有一定程度的长大。热机影响区组织呈带状并遗传了母材组织的孔洞缺陷,其中前进侧的孔洞呈纤维状,其数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加;后退侧除转速700 r/min时出现类裂纹状缺陷外,其余转速均有大尺寸孔洞缺陷出现,且数量和尺寸随搅拌头转速增加而增加。焊核区为典型变形组织,Si和其他第二相均呈细小颗粒状弥散分布。随搅拌头转速增加,焊接接头抗拉强度和伸长率均呈先增后减的规律,搅拌头转速为900 r/min时,抗拉强度和伸长率均达到最大值。     

平板焊接接头纵向残余应力修正估算公式

为研究不同焊接参数对平板焊接接头残余应力大小的影响规律, 采用ANSYS软件, 建立了大量焊接试件的三维热弹塑性有限元模型, 对其温度场和应力场进行了数值模拟. 根据数值模拟结果, 考虑不同焊接参数、焊道数以及板件热流分配系数的影响, 对拉应力区半宽的计算公式进行了修正. 在此基础上, 采用指数函数对纵向焊接残余应力进行了拟合, 得到了预测不同焊接接头纵向残余应力分布规律和大小的修正估算公式. 最后设计了多组焊接构件模型, 采用盲孔法实测了其残余应力大小和分布规律, 并与估算公式的计算结果进行了对比, 结果表明:两者吻合良好, 验证了该文修正残余应力估算公式的有效性.     

锂电池包箱体用7003铝合金FSW焊接工艺的 仿真及其性能分析

以锂电池包箱体用7003铝合金为焊接对象,采用搅拌摩擦焊（FSW）工艺进行接头焊接,利用有限元软件SYSWELD对箱体铝合金板焊接过程进行模拟仿真,并对比分析了模拟仿真与实际焊接实验的效果。结果表明：当焊接速度为3 mm/s时,搅拌头转速为2 100~2 500 r/min可以满足焊接工艺要求;实际焊接实验结果与模拟仿真结果吻合,焊接接头金相组织性能均匀,固溶490 ℃/3 h和人工时效180 ℃/12 h后,接头抗拉强度为369.2 MPa,延伸率为7.6%。     

回填式搅拌摩擦点焊接头多点拉剪行为研究

目的 研究焊点数量及分布对回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响。方法 选取2 mm的2219-O和8 mm的2219-CS铝合金板,采用试验研究和数值模拟相结合的方式,研究不同焊点数量（2点、3点和4点）及焊点分布对回填式搅拌摩擦点焊接头力学性能的影响,以及在拉剪力作用下接头的应力分布状态。结果 多点接头成形良好,无飞边、毛刺产生;随着焊点数量的增加,接头力学性能逐渐提高,并且当上板受力侧焊点数量分布较多时,接头承载力较高。结论 在拉剪过程中,靠近上板受力侧的焊点承受较大作用力。当受力侧仅有一个焊点时,该焊点附近应力集中比较明显;当受力侧有两个平行焊点时,焊点平分载荷。当焊点数为4且呈正四边形分布时,接头承载力较高。     

7050铝合金回填式搅拌摩擦点焊组织与性能研究

目的 研究2.5 mm厚的7050-T74511铝合金回填式搅拌摩擦点焊工艺参数,焊点组织与力学性能之间的关系。方法 通过显微组织观察和断口扫描,分析接头形貌特征和缺陷对断裂模式的影响。通过拉伸剪切测试,分析工艺参数与力学性能之间的关系。采用三因素三水平BBD响应面法进行工艺优化,建立拉剪失效载荷与工艺参数之间的二阶响应模型并求得最优工艺。结果 工艺优化的最佳参数为扎入深度2.7 mm,焊具转速为1500 r/min,焊接时间为8 s,在此参数下接头拉剪失效载荷为8.294 kN。当焊接工艺参数选择恰当时,可得到无缺陷接头。结论 焊接工艺窗口较窄;在高热输入条件下（扎入深度3.1 mm,转速2100 r/min）易产生孔洞、弱连接等缺陷,且这些缺陷主要分布在搅拌区与热力影响区界面上;在低热输入条件下（扎入深度2.7 mm,转速1500 r/min）,接头拉剪载荷较高,这与焊点在低热输入情况下组织缺陷较少有关。     

不同形状电子元件对冷却效果影响的数值研究

对不同形状电子元件冷却在系统中的速度场和温度场进行了模拟,建立二稳态流场及温度场模型,并运用壁面函数法进行流固边界耦合,在电子元件的散热面积为定值的条件下改变其形状,采用成熟的CFD软件进行数值求解,从而得出冷却空间二维压力场、流场及温度场分布图形。     

Upgrading Radiofrequency Electromagnetic Field Standards. Part 2

The stages are considered in incorporating the radio frequency range in electromagnetic field parameter standards. The problems then involved are considered, together with the methods of solution and results obtained. The history of electromagnetic field standards is closely related to research in two metrological centers: VNIIFTRI and NIST.     

Upgrading Radio-Frequency Electromagnetic Field Standards. Part 1

Stages are considered in incorporating the radio-frequency range in setting up standards for electromagnetic field parameters. The problems involved are discussed, together with methods and results from resolving them. The history of electromagnetic field standards is closely related to researches in two metrological centers: VNIIFTRI and NIST.     

锻造温度场和应变场对TC21钛合金显微组织的影响

研究了片状组织TC21钛合金在两相区锻造过程中的α相演变.采用有限元法分析了锻造过程中温度场、应变场的变化规律并定量分析了α相的形貌变化,Feret Ratio越小,形貌趋于球化.结果表明,应变场与温度场影响片状α相演变,在较低的应变条件下,锻料边部由于温度降低较快,再结晶充分,Feret Ratio为17.944;锻料中心位置温度较高,Feret Ratio为23.98.     

碳纳米管冷阴极超高真空鞍场规的电场模拟与实验研究

在静电鞍场规的基础上研制了一种碳纳米管(CNT)冷阴极鞍场规(SFG).这种冷阴极鞍场规具有电极尺寸小,吸放气率低,热效应低,功耗低的特点.本文首先计算了碳纳米管冷阴极鞍场规的电场分布,计算结果表明,二极型碳纳米管电子枪的引出栅极的正电位在低于100 V的情况下对环形阳极鞍场规的轴向电位分布影响很少;并且在现有条件下对规管参数进行了测试,实验测定的规管对空气的灵敏度是1.05 Pa-1,规管功耗由热阴极规的0.9瓦减小到7毫瓦.     

应力场、渗流场、流场耦合系统问题

三场耦合系统问题,即应力场、渗流场、流场耦合问题,是实际工程中经常会遇到的问题,至今还没有得到很好地解决。本文参照Sandhu和钱伟长的成果,建立三场耦合问题的分析方法。该分析方法是解决三场耦合系统问题的一般性理论方法,为该问题的解决提供了理论基础。     

Low-temperature critical field of YBCO

We have measured the upper critical fieldH _C2(T) of YBa₂Cu₃O₇ (YBCO) thin films in magnetic fields up to 140 T forH applied parallel to thec-axis of the film. The critical field in the zero-temperature limit is 138 T, and the temperature dependence does not fit any simple model.     

土体冻融过程中水、热、力三场耦合本构问题及数值分析

根据传热学、渗流理论及冻土力学提出了带相变的温度场、水分场和应力场耦合问题的数学力学模型及其控制方程。利用自行开发的程序进行数值模拟,加入我们推出的本构关系和所建立的数学力学模型,通过对冻土路基水分场、温度场、应力场三场的数值计算结果分析,得到了准确、详尽的符合实际的温度场与应力场、位移场、应变场耦合的计算结果。     

顶部开窗对空气源冷热水机组外部流场影响的数值模拟分析

应用FLUENT软件对某空气源冷热水机组外部流场进行了模拟与分析,模拟针对四种情况进行,得到了不同条件下该机组外部气流的温度场和速度场。研究发现,对于摆放位置受限的风冷热泵冷热水机组而言,周围的建筑遮挡对机组外部流场影响甚大。采取上开窗的形式可以有效改善机组周围流场,避免上述问题,对提高机组性能存在潜在好处。