LY12合金摩擦焊接过程的热力耦合有限元数值模拟

摩擦焊接过程中界面的塑性变形是摩擦焊的核心，以宇航工程中常用的构件材料LY12合金为研究对象，建立了棒状试件摩擦焊的热力耦合塑性成形有限元分析模型，应用MSC公司商用有限元软件对摩擦焊接界面的变形行为进行了数值模拟，获得了焊接过程中焊接界面处材料的温度场、应力场、应变场等物理参量场的变化规律，并分析研究了上述场变量对连续驱动摩擦焊成形工艺及成形件质量的影响。     

静剪力作用下高强度螺栓连接的有限元模拟

本文采用ABQUAS大型有限元软件,对静剪力作用下高强度螺栓连接节点性能进行研究.板件及高强度螺栓均采用C3D8HR单元,材料模型为双线性弹塑性模型,采用硬接触和切向库伦摩擦接触,同时考虑材料非线性、几何非线性及接触非线性.依据国内已有的试验研究建立数值模型,进行几何参数、材料的力学参数、接触参数的设置.将有限元分析的结果与试验结果进行比较,确定有限元模拟的可靠性,并对影响可靠性的关键因素进行分析.     

搅拌摩擦焊准稳态温度场数值模拟

搅拌摩擦焊接过程中的准稳态温度场分布对最终接头的焊接质量有着十分重要的影响,文中在深入分析搅拌摩擦焊物理过程的基础上综合考虑了摩擦产热和塑性变形产热作为其热源,建立了相应的温度场数值模型,在此基础上运用COMSOL有限元软件对工业纯铝1100在转速750 r/min、焊接速度300 mm/s工艺参数下的准稳态温度场进行计算,并利用红外测温装置对计算结果进行验证,结果表明该模型可以较准确地描述搅拌摩擦焊准稳态的温度场分布。     

铜—不锈钢摩擦焊过程的物理现象和接头形成机理探讨

本文采用中断试验方法，记录和观察了铜与不锈钢在摩擦焊接头形成过程中的物理现象，结果表明铜与不锈钢棒料的对接摩擦焊过程大致可分为初始摩擦的粘着，铜内摩擦，塑性环扩展；铜，不锈钢界面摩擦及不锈钢体内摩擦３个主要阶段，在接头形成过程中经历了两次摩擦面的转移，其内容对促进异种材料摩擦焊的接头形成机理研究有积极的作用。     

金属丝网减振器非线性特性研究

研究了某金属丝网减振器非线性特性，建立兼有干摩擦和线性阻尼特性的混合型阻尼模型，根据数学模型与实测数据的误差最小对所建模型的参数进行了识别，最后得到了模型中的待识别参数．结果表明：所建的数学模型比较合理，能够合理反映兼有不同性质阻尼的滞后非线性特性．     

矩形钢管焊接球节点的有限元分析与试验研究

为了解轴力、弯矩及两者共同作用下矩形钢管焊接空心球节点的受力性能与承载能力，进行了有限元分析和试验研究.采用理想弹塑性应力-应变关系、Von-Mises屈服准则，建立了基于几何非线性的有限元模型，对承受轴力、弯矩及它们共同作用的矩形钢管焊接球节点进行了大量的有限元参数分析.对4个典型足尺节点进行了试验研究，直观了解节点的受力性能和破坏机理，并验证了有限元模型的可靠性.研究表明，轴力和弯矩共同作用的焊接球节点的轴力-弯矩相关关系与节点的几何参数无关，极大地简化节点承载力的计算方法.     

基于力状态映射法的航天器非线性铰链参数辨识

为了解决航天器伸展机构中复杂非线性铰链的建模问题,采用力状态映射法辨识了具有复杂非线性动力学特点的航天器太阳翼根部铰链和板间铰链结构中的多种线性和非线性动力学参数,得到了描述铰链非线性动力学模型的微分方程。为了提供辨识所需的试验数据,根据实际铰链的受力特点,建立了航天器复杂非线性铰链的振动响应试验测试系统,并通过振动试验获得了真实航天器太阳翼根部铰链和板间铰链在不同频率及激振力下的力矩与弯曲角之间的关系。本文的参数辨识结果反映了真实铰链的非线性刚度、摩擦及阻尼特性。利用此辨识参数建立的动力学模型能够描述铰链结构中的多种线性和非线性动力学特点,并可进一步应用于航天器整体系统建模及控制中。     

不等宽T型方管节点静力工作性能的研究

直接焊接方管节点是复杂的三维空间薄壁结构，对其理论分析必须考虑几何非线性和材料非线性的影响。采用能处理几何非线性和材料 非线性影响的有限元方法分析不等宽T型方管节点的受力全过程，对材料应变硬化、大挠度效应及弘杆所受荷载对节点承载力的影响进行了研究。研究结果表明，材料应变硬化对节点影响不大，大挠度效应显著提高了节点的承载力，弘杆所受轴压荷载降低了节点承载力。     

厚壁球冠结构焊接变形及残余应力数值实验研究

潜艇球面艏端隔壁结构在工程焊接过程中产生的焊接变形及残余应力是关系到潜艇安全的重要指标．为了保证焊接构件的可靠性，准确推断潜艇球面艏端隔壁构件焊接过程中的力学行为，有必要针对厚壁球冠结构的焊接变形及残余应力进行数值实验分析．该文在大型有限元软件ANSYS的基础上，开发了相应的焊接程序，对焊接过程中结构的应力、变形进行了数值模拟；并将模拟结果与相关的理论值及实验值进行对比分析．对比结果表明，数值实验结果与理论结果基本吻合，可以满足工程要求．在此基础上，对厚壁球冠结构的焊接过程进行三维有限元分析，得到了球冠结构焊接时的变形及残余应力的变化规律，为结构的加工工艺提供了可靠的依据．     

基于改进平均流量模型的离合器接合特性仿真

针对液力机械变速器湿式多片离合器的结构特点,研究了离合器摩擦副表面粗糙接触、摩擦材料的可渗透性和润滑油液的离心力,改进了平均流量模型,建立了修正的雷诺方程用于计算接合过程中油膜压力和油膜厚度的变化规律。采用Greenwood-Tripp接触模型,建立了单摩擦副承载力方程和转矩方程。通过研究摩擦片和对偶钢片相对滑动产生的摩擦热以及润滑油对摩擦副的冷却作用,获得了被动摩擦片的角速度、油膜厚度以及摩擦转矩等离合器接合过程工作特性的变化规律。最后,仿真分析了摩擦副的工作参数和材料特性对接合转矩的影响规律。     

强电场中LY12CZ合金摩擦焊缝金属变形行为研究

通过测定摩擦焊接过程参数和焊接接头的焊合区及扭转塑变区的测量,推导了电场作用下LY12CZ合金摩擦焊接过程中,初始动态再结晶的热变形条件方程式和准稳定摩擦阶段焊合区金属的塑性流动方程.结果表明随着摩擦界面温度升高、相对旋转速率降低和外加电场强度的增加,产生初始动态再结晶的临界流变应力降低;随着外加电场强度的增大,LY12CZ合金摩擦焊缝金属的应变速率敏感性指数m增大,但在本实验条件下,当电场强度E>522 V/mm时的m值有所降低;LY12CZ合金摩擦焊缝金属发生塑性变形的变形表观激活能随外加电场强度的增大而降低.     

Computational analysis of linear friction welding process and micromechanical modeling of deformation behavior for medium carbon steel

Finite element simulation of linear friction welding(LFW) medium carbon steel was carried out using the ABAQUS software. A two-dimensional(2D) coupled thermo-mechanical model was established. First, the temperature fields of medium carbon steel during LFW process were investigated. And then, the Mises stress and the 1st, 2nd and 3rd principal stresses fields' evolution of the steel during LFW process were studied. The deformation behavior of LFW carbon steel was analyzed by using micromechanics model based on ABAQUS with Python code. The Lode parameter was expressed using the Mohr stress circle and it was investigated in detail.     

湿式换档离合器热特性仿真

针对综合传动装置中的湿武换档离合器,模拟了换档过程中对偶钢片和摩擦片的温度场和应力场瞬态变化特性.考虑了边界条件、摩擦接触、热机耦合和盘面油槽等因素,应用ABAQUS6.7建立了湿式换档离合器摩擦副的三维有限元模型.揭示了换档过程中摩擦副温度场及应力场分布规律.温度和应力在环状接触面中部数值较大,两侧处较小.对偶钢片上...     

Transient temperature field of a friction pair in a HVD device of a belt conveyor

To show the distribution of a temperature field on a steel disk and to prolong the service life of a friction pair in a Hydro-Viscous Drive(HVD)device,a theoretical model of a transient temperature field was established,based on the theory of heat conduction.This theoretical model was solved using a finite element method.The results show that the surface temperature of the steel disk does not increase consistently as a function of the radius; the highest temperature appears short of the maximum radius.The relationship between the surface temperature and the mixed friction time is exponential.With a friction time of 15 s,the temperature reached 465.9 ℃.Simultaneously,the internal thermal stress is larger than the yield stress of the material,causing a warping deformation of the steel disk.The largest axial deformation is 0.32 mm.The results of the experiment suggest that the deformation is the same as that obtained from numerical simulation.Therefore,deformation of the steel disk must be considered during the study of the characteristics of a HVD.     

航空发动机叶片精锻成形过程的热力耦合数值模拟

采用热力耦合数值模拟方法对高温合金IN718单榫头叶片精锻成形工艺过程进行了模拟研究.研究结果表明:在叶片成形过程中塑性变形功和摩擦功所带来的升温效应和坯料与模具之间的热传递所引起的冷却效应对温度场、等效应力场以及载荷一时间曲线的影响较大;不同摩擦系数对叶片精锻过程的影响也比较明显;成功解决了叶身和榫头交界处出现的缩颈问题;通过模拟结果对比分析,进一步验证了本模拟过程分析的合理性和实用性.     

叶片精锻三维刚粘塑性有限元模拟系统的研究

叶片精锻是叶片锻造的发展趋势，但由于叶片形状复杂，所用材料难变形，实际生产中不得不进行反复试制，造成很大浪费。计算机技术的飞速发展，使得采用三维有限元数值模拟技术模拟叶片精锻过程成为可能。为此，在解决三维有限元模拟关键技术问题的基础上，自行开发了面向叶片精锻过程的三维刚粘塑性有限元模拟分析系统3D—PFS。系统的可靠性得到了以塑泥为模拟材料的物理模拟试验的验证。对不同类型叶片精锻过程的进一步模拟分析，结果表明：3D—PFS是模拟分析叶片精锻过程可靠的工具。该研究对提高叶片锻造工艺的研究水平及发展叶片精锻理论具有重要意义。     

钼粉末合金与模具钢磨擦焊接组织特征分析

采用微观组织分析、硬度测试以及电子探针线分析等方法,对得合热项头材料TZM钼基粉末合金与H11模具钢的磨擦焊接性进行了研究,探讨了焊接规范对接头组织、硬度以及扩散层厚度的影响。结果表明,这两种材料在磨擦焊接过程中存在着磨擦面向H11模具钢侧转移的现象,这主要与两磨擦副在耐磨性和高温强度方面的差异有关;且磨擦焊接过程中的热力耦合作用有利于近缝区晶粒细化,以及TZM粉末合金中孔隙的闭合;此外,采用强焊接规范可获得良好、无缺陷的磨擦焊接头。     

高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模拟研究

基于高频直缝焊管焊接热源的计算结果,综合考虑材料的物理属性随温度的高度非线性变化,以及高频加热的焊缝热影响区特有的温度分布规律,利用ANSYS有限元软件建立了高频直缝焊管焊接残余应力的三维有限元模型。获得了高频焊管温度场和残余应力场的分布规律,并对结果进行了分析。通过后处理模块,给出了焊缝部位残余应力的分布趋势,并分析了高频感应焊接残余应力的主要形成原因。发现焊缝附近的轴向残余应力较大,其中有些数值接近材料的屈服强度,而周向残余应力仅为材料屈服应力的1/3左右,径向残余应力数值较小,工程上可以忽略。     

钢结构焊接残余应力及焊接变形控制技术

为了探究控制钢结构焊接过程变形策略,通过钢板对接方法研究了焊接残余应力及焊接变形.以两块同料、同尺寸钢板对接解析焊接工艺过程,设定常态焊接工艺参数,在焊接钢板上进行焊接横向及纵向残余应力计算,并在焊接过程构建温度场,建立有限元模型,绘制其温度曲线图,探究残余应力变化趋势及分布情况.结果表明,对接焊接钢结构焊缝附近部分残余应力较大,结构残余应力在初始加热时期会呈现较快下降趋势,后逐渐趋于平缓,钢板对接焊接变形主要原因是纵向残余应力过大,可通过平行加热处理降低纵向残余应力的影响.