6061铝合金搅拌摩擦对接焊的数值模拟（英文）

建立计算流体动力学二维模型模拟6061铝合金的搅拌摩擦对接焊。运用动网格,使模型中的搅拌针能像实验中的搅拌针一样水平移动和绕轴转动,而且体热源能为模型提供一个与实验相似的温度场。另外,将一小块锌嵌入被焊工件中,作为示踪元素研究焊接流动行为。通过数值模拟,得到焊接过程的温度分布和矢量分布图。通过实验的温度监控以及金相分析,间接证明了模拟结果的合理性。模拟结果表明,焊缝两侧的温度分布并不对称,但具有相同的变化趋势,且前进侧的峰值温度比后退侧高约10 K。迹线图和相分布图反映焊接过程的流动性。在搅拌针转动剪切力和前进挤压作用下,搅拌针周围形成3种运动涡流,这些涡流使得搅拌针周围材料搅拌更加剧烈,成分分布更加均匀。