大深宽比搅拌摩擦焊数字化设计与过程仿真
搅拌摩擦焊系固相连接技术,该方法焊前无需额外清理、焊接过程环保节能、焊后接头性能优异,自发明以来受到了广泛关注和研究。然而,在大深宽比铝合金空心夹层曲面结构的高强度可靠连接等特定焊接需求下,传统搅拌摩擦焊适用的搅拌针长与轴肩直径比值0.33的焊具难以实现该两段空心夹层结构件的单次焊接成形。
为解决上述问题,本文提出了大深宽比搅拌摩擦焊方法,焊具采用搅拌针长与轴肩直径比值高达0.6的反传统设计,辅以全新设计的焊具拓扑结构以实现特定需求下的搅拌摩擦焊。本文基于FLUENT与ANSYS建立了大深宽比搅拌摩擦焊顺序流固耦合模型,通过焊具受力断裂失效分析、焊缝缺陷预测两方面对焊具拓扑结构与焊接参数进行了高通量筛选优化,结合试验手段从模拟材料流动方面对接头力学性能进行最优化设计,从强化相转变动力学、晶粒组织演变两角度定量分析了大深宽比搅拌摩擦焊接头微观组织演变,构建了全过程理论自洽设计体系,实现了工艺-焊具-性能-组织的联合设计。
本文通过建立三维流固耦合分析模型,对大深宽比搅拌摩擦焊焊具拓扑结构与焊接参数高通量筛选优化。焊具受力与断裂失效模型分析发现焊具表 ...