铝-镁异种合金搅拌摩擦焊的数值模拟

建立铝-镁异种合金搅拌摩擦焊的数值模型.用耦合欧拉-拉格朗日方法对铝-镁合金焊接过程的温度、残余应力、材料流动和焊接缺陷进行预测.结果表明:Al侧的温度、梯度略高于Mg侧.最高温度出现在轴肩热影响区,达626℃.随转速增加,纵向、横向残余应力减小,纵向残余应力明显大于横向,Al侧最大纵向拉伸残余应力达125 MPa,搅拌头偏置对残余应力的影响不明显.另外,材料流动速度对焊接缺陷影响明显,模型准确预测孔洞缺陷的产生.     

镁合金焊接的研究现状及进展

综述了近年来国内外镁合金在熔焊连接和固相连接两方面的研究现状与进展。分析了镁合金在熔焊过程中存在容易产生气孔、裂纹及焊后变形量较大等问题。采用搅拌摩擦焊连接镁合金可以避免熔焊时产生的焊接缺陷,且具有焊后变形小、残余应力小等优点。提出了镁合金焊接今后的研究方向与工作重点。     

AA2195-AZ31B搅拌摩擦焊温度与残余应力场的数值模拟

针对AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金,基于耦合欧拉拉格朗日（coupled eulerian-lagrangian,CEL）方法,结合有限元分析软件Abaqus,建立了搅拌摩擦焊对接过程的有限元模型。同时,对焊接过程中的动态温度场及焊后残余应力场的分布进行了研究。结果表明：焊缝区域应力以纵向应力为主,最大残余应力在AA2195铝锂合金侧。垂直于焊缝的截面纵向应力呈“M”形分布,最大值约为220 MPa,双峰之间存在倒“V”形。焊接过程中温度变化趋势与应力循环曲线负相关。此外,针对2 mm厚的AA2195铝锂合金和AZ31B镁合金板材进行了搅拌摩擦焊试验,用盲孔法对焊后残余应力进行测试,验证了模型的准确性。     

搅拌摩擦焊材料塑性流动可视化研究现状

综述近年来国内外搅拌摩擦焊塑性流动可视化技术的研究现状,分析各种方法的基本原理及优缺点。研究现状表明:异种材料金相组织显示法可以观察到焊缝接头宏观流动,而对搅拌摩擦焊塑性流动的细节无法获取;彩泥法颜色鲜明,易于观察,但其是非晶体材料,故只能在一定程度上模拟搅拌摩擦焊的塑性流动状况;标识材料示踪法是搅拌摩擦焊材料塑性流动可视化工作的主要手段,其选用原则、焊接过程及焊后采用的可视化手段仍需进一步深入探讨;数值模拟是一种高效、低成本的研究方法,其具备再现焊接过程的能力,模拟过程的边界值、搅拌头的描述等方面需要进一步深入探讨。     

铝/钢异种金属搅拌摩擦焊接头数值模拟

利用ANSYS有限元软件,建立铝/钢异种金属搅拌摩擦焊(FSW)双热源三维有限元模型,研究转速、焊速及偏移量对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场的影响规律。结果表明:铝/钢异种金属FSW接头温度场呈明显不对称分布,钢侧温度明显高于铝侧,峰值温度出现在焊核区(WNZ)偏钢侧约4 mm处,约为512℃;垂直焊缝方向的纵向残余应力σ_x也呈明显不对称分布,σ_x峰值拉应力位于WNZ偏钢侧,达305 MPa,远离WNZσ_x迅速降低,并在轴肩边缘处拉应力转为压应力;随转速增大,峰值温度升高,σ_x峰值增大;随焊速增大,峰值温度和σ_x略升高;随偏移量增加,峰值温度略增大,σ_x略减小;与焊速和偏移量相比,转速对铝/钢异种金属FSW接头温度场及残余应力场影响较大。有限元计算的残余应力场与实测值基本吻合。     

不锈钢薄板高速高功率激光对接焊模拟分析

为了优化高速高功率激光焊的焊接工艺,需要准确预测焊接过程中温度场和应力场的变化;首先通过不锈钢薄板对接焊实验校核了组合热源模型,然后利用 Simufact Welding 软件对焊接材料的温度场和等效应力分布进行了数值模拟;结果表明：实验焊缝截面形状与仿真计算结果吻合良好;激光热源前半部分温度梯度较大,后半部分温度梯度小;焊接过程中热输入量越大,冷却后焊缝区域的残余应力越大;在金属熔化作用下,焊缝区域的等效应力先增加后减小再增加;在保证焊接性能的前提下,通过减小激光功率或增加焊接速度,可以减小焊接变形和出现裂纹的可能性。     

焊接热输入量对铝/钢搅拌摩擦点焊性能影响

为进一步促进汽车轻量化的生产,改善铝钢异种材料的焊接性能,对基于不同焊接热输入量的铝/钢搅拌摩擦点焊进行显微组织分析以及力学性能测试。结果表明:通过调整搅拌摩擦点焊的主轴转速和焊接深度,增加焊接过程中焊接热输入量,有利于提高焊接接头的硬度值;拉伸断口的微观形貌呈河流状花样的解理台阶,搅拌摩擦点焊接头断裂处易发生脆性断裂;焊接接头的Hook区存在FeAl3金属间化合物。     

铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究

综述国内外铝合金搅拌摩擦焊接接头疲劳行为的研究结果。包括接头不同区域的疲劳行为;工艺参数对疲劳强度的影响;微结构、残余应力、试件的几何形状对疲劳裂纹扩展速率的影响;总结摩擦点焊接头疲劳裂纹扩展的特点。对比分析铝合金熔焊和搅拌摩擦焊接接头的疲劳强度和疲劳寿命。     

铝合金搅拌摩擦焊接过程传热和塑性流动数值分析

利用大型计算流体动力学软件FLUENT,建立铝合金板搅拌摩擦焊接过程热流耦合三维有限元模型。通过求解三维质量、动量和能量守恒方程,得到焊接过程粘塑性金属三维流场和温度场。结果表明,相比较搅拌头的进给速度,搅拌头转速对促进其周围塑性金属流动效果明显。同时与纯流场模型相比,热流耦合模型显示金属流动性较充分。此外,仿真得到的温度场得到了实验结果的验证。     

焊后热处理对FSW和TIG焊残余应力影响的数值模拟

为展示FSW在焊接残余应力方面的优势和特点,采用顺序热力耦合模型模拟FSW和TIG两种焊接构件的残余应力,在与已有文献验证对比的基础上,讨论和对比焊后热处理工艺对残余应力分布的影响。结果表明:FSW的焊后残余应力低于TIG焊接,在焊接厚度方向上,FSW的残余应力有较明显的变化,而TIG焊的残余应力变化很小;热输入功率的改变对TIG纵向残余应力的影响相对较小,而对FSW的影响较大;随着热处理温度的升高,焊后热处理对残余应力的降低作用越明显;同样的焊后热处工艺对TIG焊的残余应力降低更为明显。     

5083铝合金搅拌焊接头力学性能研究

用自行设计的Flared-TrifluteTM搅拌头对2mm厚的5083铝合金板材进行搭接搅拌摩擦焊实验,通过测量焊接接头的单向剪切拉伸强度和接头各区域材料的硬度。结果表明:当旋转速度为1800r/min,进给速度为30mm/min,接头的拉伸剪切强度可以达到200.12MPa;相邻的第二道焊接没有对第一道焊缝硬度分布产生影响。     

搅拌摩擦焊接过程塑性流动形态与试验分析

使用FLUENT流体工程仿真软件对搅拌摩擦焊缝金属的塑性流动进行数值模拟,初步得出搅拌摩擦焊焊缝塑性流体流动规律,并进行试验分析与验证。试验结果表明:随着距轴肩和搅拌针距离的增大,速度场开始减弱,焊缝金属由顶面向底面、由搅拌区向旋转区的流动也随之减弱;水平方向计算结果与试验结果基本吻合。搅拌工具旋转速度是影响接头成型形貌的关键原因之一,速度过低有可能会导致隧道型孔洞缺陷。     

弹丸挤进过程的有限元模拟与分析

本文针对依靠观察和实验难以解决的弹丸在枪管挤进过程中带有过盈摩擦大变形接触的难题,建立了弹丸挤进枪管的有限元分析模型,运用动态显式算法以及网格自适应技术,通过数值模拟研究了铅芯弹丸的挤进过程,展示了弹丸上膛线压痕的形成过程和材料的流动情况,分析了挤进前后弹头壳和铅芯的变形特征,以及挤进结束后弹丸的残余应力,从而为改进射...     

筒形件正旋时工艺参数对残余应力分布的影响

筒形件强旋时，由于不均匀的塑性变形，旋压件内产生残余应力。残余应力的大小及其分布规律对旋压件的使用有重要影响。用弹塑性有限元法对旋压件内残余应力进行预测，求得了减薄率、进给比、旋轮工作角、毛坯壁厚、材料性能等对残余应力分布的影响；并将有限元计算结果与实测结果进行了比较。     

喷丸对2219铝合金TIG焊接残余应力的影响

用不同喷丸参数对2219-T8铝合金TIG焊接接头进行强化处理。用X射线衍射仪(XRD)、盲孔应力仪(MTS3000)检测试样喷丸前后残余应力场。结果表明:喷丸处理前,垂直于焊缝的横截面,纵向应力呈不规则"几"字型分布,表现为焊缝附近区域存在较大残余拉应力,远离焊缝的母材区接近零应力状态,随试样厚度增大,残余应力峰值增大;喷丸处理后,垂直于焊缝的横截面表面应力呈不规则"V"型分布,表现为焊缝附近区域产生较大残余压应力。在相同丸径情况下,玻璃丸较钢丸表面压应力更大。喷丸处理后,焊缝内部有限范围内压应力呈不规则"S"型分布。对相同材质弹丸,随弹丸直径增大,压应力层深度逐渐增大。在相同丸径下,钢丸较玻璃丸压应力层和峰值更大,且随钢丸直径增大,残余压应力峰值所在位置逐渐内移,其值逐渐增大。     

缺口滚压强化后残余应力应变分布的数值模拟

缺口零件滚压后，由于塑性变形而引起的残余压应力可以大幅度地提高其疲劳性能。研究了用平面应变压入模型来模拟滚压过程的可行性，并通过大变形弹塑性有限元方法，对缺口根部表面以下的残余应力应变分布进行了分析和预测，详细讨论了材料强度、缺口半径ｒ以及压下量△ｈ对残余应力分布的影响。文中的预测结果与实验结果相符合。