2219铝合金搅拌摩擦焊接过程数值分析

利用Deform-3D软件对2219铝合金搅拌摩擦焊(FSW)的温度场和流场进行了数值分析.温度场的结果表明,混合头在焊接过程中的最高温度为410℃,不超过2219铝合金的熔点.总体温度分布在与肩部接触的表面处最高,并沿着工件的厚度方向降低.温度分布在前进侧和返回侧是不对称的,返回侧的温度要高于前进侧.流场结果表明:金...     

铝合金激光—电弧复合焊温度场有限元数值模拟

采用复合热源焊接是一种比单一热源焊接更有潜力和发展前景的新型焊接方法,但复合热源的相互作用机理也更加复杂.为了更好地理解和研究复合热源的作用机理,采用ANSYS软件进行了8 mm厚铝板激光—电弧复合双道焊接的温度场数值模拟,比较得出了一种适合铝合金激光—电弧复合焊接的热源模型.实验结果表明,采用模型模拟得到的焊缝截面形状和实际复合焊接得到的焊缝截面形状符合度较好,该复合热源模型是铝合金复合焊接的一种理想热源模型.     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG(钨极惰性气体保护电弧焊)焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

基于有限差分法的焊接熔池中耦合场的数值模拟

针对TIG（钨极惰性气体保护电弧焊）焊接熔池中流场和温度场的耦合问题,建立了一定条件下的焊件上液体区域的温度、速度、压力等变量和固体区域的温度变量之间强耦合的三维瞬态控制方程及初始条件和边界条件,运用有限差分法与牛顿迭代法、超松弛方法相结合的数值方法对该数学模型进行了求解,并对0Cr18Ni9不锈钢薄板的TIG焊接熔池中流场和温度场进行了数值模拟.模拟结果验证了该数学模型和所采用的数值方法的有效性,为TIG焊接熔池的数值模拟及与其类似的实际问题的数值模拟提供了理论依据和实验数据.     

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。     

表面活性元素对熔池流场的影响

本文采用数值模拟技术研究了表面活性元素对ＭＩＧ／ＭＡＧ焊接熔池流场的影响,揭示了表面活性元素大幅度地提高焊缝金属的组织和性能,降低熔数金属扩散氢含量的作用机理,为开发新的焊接材料提供了理论依据。     

铝合金中厚板单面焊双面成形模拟与试验研究

传统焊接方法在铝合金中厚板焊接时存在焊缝成形差、难以实现单面焊双面成形等问题,严重影响焊接质量和焊接效率。通过开展5083铝合金中厚度平板焊接有限元仿真,分析预热温度、焊接电流和焊接速度等工艺参数变量对焊接温度、热影响区和焊接应力的影响规律,确定了合理的焊接工艺参数范围。采用自动化CMT+P(冷金属过渡焊+脉冲焊)复合双脉冲焊接工艺对中厚度平板进行对接焊试验,实现了单面焊双面成形,并通过对焊接接头内部缺陷、维氏硬度等进行测试分析,焊缝内部无明显缺陷,硬度达到了母材的82%以上,从而证实了工艺方案的有效性和实用性。     

低碳钢激光束电阻缝焊复合焊接中电阻缝焊温度场的数值模拟

使用ANSYS软件对"激光束-电阻缝焊"(LB-RSW)中电阻缝焊过程的热结构和热电进行了耦合分析,研究了缝焊电流、焊接速度和滚盘间距对低碳钢板RSW温度场的影响。结果表明,滚盘电极压力可以有效控制板间间隙;增大缝焊电流、降低焊速和增大滚盘电极间距都可以提高钢板表面温度、温度梯度和升降温速度。模拟结果与热成像测量结果吻合良好。     

基于多物理场耦合的TIG焊电弧数值模拟研究

针对自由燃烧的TIG焊电弧,建立了二维轴对称数学模型,对稳态TIG焊电弧进行了数值分析,获得电弧的温度场、压力场、流场等分布规律。结果表明：电弧最高温度出现在钨极下方,电弧轴向和径向的温度随钨极和电弧中心之间距离的增加而降低;等离子体速度在电弧中心处达到最大值;阳极表面上的电弧压力随其离阳极中心距离的增大而降低;减小焊接电流可大幅度降低电弧温度、等离子体速度和电弧压力;减小电弧弧长可降低等离子体速度和电弧压力。     

7N01铝合金电子束定点焊熔池输运现象预测

为有效改善真空电子束焊焊缝成形并抑制成形缺陷产生,本文以12 mm厚7N01铝合金为研究对象,基于CFD软件Ansys Fluent深入分析了电子束定点焊匙孔钻取过程及熔池传热和流体输运现象并进行了实验验证.为真实反映电子束流能量密度空间分布特点,建立了考虑束流活性区特征的自适应热源模型并采用VOF算法对气液界面进行实...     

泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管构件轴压力学性能

薄壁金属构件与吸能泡沫材料组合形成的复合构件具有优越的耗能性能,本文将泡沫铝填充至6082-T6高强铝合金圆管中作为建筑结构中的耗能复合构件。为获得泡沫铝填充6082-T6铝合金圆管在轴压荷载下的响应特征、破坏机理及耗能性能,进行了20组不同径厚比和高径比的铝合金空管以及泡沫铝填充复合管的轴压试验。构件表现出3种破坏模式:劈裂破坏、叠缩劈裂破坏、叠缩劈裂+不规则变形破坏。填充泡沫铝能够有效改善构件在轴压荷载下的变形能力,避免其发生不规则变形破坏,并提高构件耗能能力。基于有限元分析平台LS-DYNA提出了合理的有限元建模方法并开展了参数分析,结果表明:构件峰值承载力与吸能能力均随壁厚和管径的增大而增大。当高径比增大时构件在轴压荷载下发生失稳破坏,而填充泡沫铝后构件发生失稳破坏的临界高径比增大。     

Rheological behavior of continuous roll casting process of aluminum alloy

The rheological behavior of aluminum alloy and its influencing factors in physical simulation of continuous roll casting process were studied by using a Gleeble-1500 thermal-mechanical simulation tester with a set of special clamp system. The relationships between the flow stress and the strain rate in the deformation process of simulating roll casting experiment were obtained. The results show that four different characteristic stages exist in the temperature range of the whole rheological process. The first occurs when the temperature is higher than 600℃, which belongs to the creep deformation stage; the second occurs when the temperature lies in the range of 500 - 600℃, and it can be regarded as the high temperature and low stress level deformation stage; the third occurs when the temperature decreases to the range of 300 - 500℃, it is considered to be the middle stress level deformation stage; the last occurs when the temperature is less than 300℃ and the strain rate is less than 1.00 s^-1 , it belongs to middle stress level deformation stage. But when the strain rate is larger than 1.00 s^-1, it belongs to the high stress level deformation stage. And the relative constitutive models suitable for the four different stages of continuous roll casting process were established through multivariate linear regression analysis of the experimental data.     

Thixo-forging and simulation of complex parts of aluminum alloy AlSi7Mg

In order to investigate the formability of metal material in semisolid state,a series of experiments were carried out by thixo-forging the complex part of aluminum alloy AlSi7Mg.Through changing the upper punch,aluminum parts with different upper-cup dimensions can be successfully produced.The numerical simulation was conducted for investigating the forming limits of AlSi7Mg during thixo-forging.It is found that the simulation result is in good agreement with the experiment one.     

硬铝合金焊接性能的研究

为了有效地使用热处理强化变形铝合金制造各种结构材料和零部件。研究其焊接性能指标．以Al-Cu-Mn系铝合金(2A16)为对象，采用交流钨极氩弧焊焊接工艺及同质和异质焊丝，制备了2A16硬铝合金焊接试样．通过测试力学性能、金相组织和扫描电镜断口分析等方法，对其焊接性能进行了研究．结果表明：2A16硬铝合金有较好的抗结晶裂纹形成能力，影响其焊接性能的主要问题是过时效软化区的强度下降：当填充金属中Mg／Cu质量比比较大时，焊缝出现脆断倾向，欲进一步提高焊接接头强度，一方面可采用能量密度更高的热源，同时减小焊接线能量，以减少过时效软化区的不利影响；另一方面，限制填充金属中Mg／Cu的质量比，避免出现对焊接接头强化不利的β相和T相．     

铝合金轴心受压构件的稳定性研究与数值模拟

为了给试验提供可靠的依据与指导,采用有限元软件ABAQUS对17根6082-T6型高强铝合金轴心受压构件进行数值模拟,并与试验结果进行对比分析.对影响有限元计算结果的各项因素,包括网格划分与尺寸、端板厚度、初弯曲大小和材料参数进行分析.有限元模型采用完全积分形式的20节点实体单元,铝合金应力应变关系采用Ramberg-...     

铝合金T型接头双激光束双侧同步焊接温度场模拟

为了掌握双激光束双侧同步焊接工艺特性并得到最优焊接工艺匹配参数,对由铝合金6156底板与6056桁条组成的T型焊接接头进行了有限元数值模拟和试验研究.在改进以往激光热源模型的基础上,模拟分析了不同工艺参数匹配条件下的激光焊接过程,获得了实际可行的工艺参数范围.同时研究了焊接功率和焊接速度对熔池形状的影响规律,结果表明:焊接功率和焊接速度对焊缝成形具有重要影响,且熔池形状的模拟结果与试验结果吻合良好.最终获得了最佳的焊接工艺参数,为大型客机铝合金壁板的双激光束双侧同步焊接提供了理论指导.     

Numerical simulation on the rheo-diecasting of the semi-solid A356 aluminum alloy

The effect of injection pressure, piston velocity, and the forming temperature of semisolid slurry on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy was investigated by simulation methods. The simulation results show that these processing parameters have an important effect on the filling behavior of the semi-solid A356 aluminum alloy. The slurry flows steadily in the cavity when the injection pressure, the piston velocity, and the forming temperature are low, but it is prone to turbulent flow w...     

航空铝合金高速铣削加工的三维数值模拟

针对当前高速切削加工中模拟直角和斜角的有限元模型将变厚度切削层、螺旋形刀刃分别简化为等厚度切削层和直线形刀刃的不足,采用更接近实际的三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型,对航空铝合金7050 T7451进行了高速铣削加工数值模拟,得到了铣削过程的切削力、切削温度及切屑形状.通过高速铣削实验测得了切削力,在相同的切削条件下模拟结果与实验结果比较吻合,切削温度及切屑形状也与实际相符.研究表明,三维螺旋齿铣刀模型和变厚度切削层模型可以准确模拟高速铣削加工过程,能够进一步用于研究切削参数与切削力、切削热之间的关系,进行切削参数及刀具寿命优化.     

铝合金电阻点焊预压接触分析

为了探究铝合金电阻点焊的接触压力分布及初始导电区域,利用ABAQUS软件建立球面形电极条件下的预压接触二维轴对称有限元模型并对模型施加不同的电极压力.在可视化模块中得到了各个接触面上接触压力随载荷变化曲线、电极上的轴力分布云图及工件内的有效塑性应变云图.有限元分析结果表明,各接触面上的接触压力分布是不均匀的,电极-工件间的接触压力受电极球形端面轴向应力分布影响;工件间接触压力与材料所处状态有关;随着电极压力的增大,工件间接触半径呈线性增长.说明电阻点焊时可以通过选取不同截面的电极来改善接触压力的分布,进而改变初始导电区域的大小.