铝合金薄板搅拌摩擦焊残余应力及失稳变形预测研究.pdf

铝合金薄板搅拌摩擦焊残余应力及失稳变形的预测研究学科专业:材料加工工程研究生:付强指导教师:杨新岐教授天津大学材料科学与工程学院二零一零年六月一苓一苓牛六月
导仪┟骸酚学位论文作者签名:一日强学位论文作者签名:硝私签字日期:巩谀月彳罗日独创性声明学位论文版权使用授权书年‘月霦或撰写过的研究成果,也不包含为获得鑫鲞盘鲎或其他教育机构的学位或证本学位论文作者完全了解墨鲞盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤鲞盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检签字日期:畂年‘月Ⅸ日签字日期:#本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得
六摘要’蜘关键词:铝合金;搅拌摩擦焊;残余应力;失稳变形搅拌摩擦焊作为一种新型固态连接技术,目前在航空航天、造船及交通运输等铝合金结构制造领域获得广泛推广应用。尽管在搅拌摩擦焊过程中不会发生熔化现象,但由于铝合金导热系数和线膨胀系数大,仍会产生较大的残余应力和变形,对工程应用尤其是对薄板焊接构件的失稳变形带来很大的影响。目残余应力进行了许多研究,但针对铝合金薄板失稳变形的研究较少,因此通过试验与数值模拟相结合的方法来研究铝合金薄板搅拌摩擦焊接头的残余应力和失稳变形规律,,对搅拌摩擦焊接过程中产生的焊接失稳变形和残余应力分布规律进行了详细探讨。首先通过试验方法对搅拌摩擦焊铝合金薄板构件的焊接失稳变形和残余应2杏嘤ακ匝榻峁砻鳎菹虿杏嘤ακ怯αΤ≈。在温度场模型中施加边界条件,确定搅拌摩擦焊热源模型,得到整个焊接过程中的热循环曲线,最高温度值均在各自的高塑性温度区间。得了薄板焊后的残余应力及焊接热弹塑性失稳变形分布特征。残余应力计算分验测量值有较大差异。但基于残余应力计算的等效热载荷法和间接热耦合法得吻合较好,误差控制在%以内,说明预测失稳变形的两种模拟方法是可行的。失稳变形分析结果表明铝合金薄板搅拌摩擦焊后存在较大的残余应力,明显高于测量值,但残余应力的数值分析结果与试验测量值具有相似的应力分布趋势,说明间接热耦合模型预测铝合金薄板搅拌摩擦焊接残余应力是基本可行的。前国内外许多学者通过试验手段及数值模拟方法对搅拌摩擦焊接热过程及焊接有重要工程应用意义。力进行测试。失稳变形试验结果表明,铝合金薄板呈马鞍形,.,,获析表明,和接头的残余应力数值较大,接近材料的屈服强度,与试到的失稳变形结果,与数显百分表的试验测量结果趋势相同,同时相对变形量▲
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~录目第一章绪论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..本文选题背景及意义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.铝合金搅拌摩擦焊接接头残余应力的预测方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..梁辖餏残余应力试验测量方法的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.梁辖餏残余应力数值模拟方法的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.梁辖餏残余应力控制技术的研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯薄板焊接失稳的预测方法研究⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..“搴附邮仁的D夥椒ǖ难芯拷埂.“搴附邮瓤刂萍际醯难芯俊璴本文研究内容⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.第二章铝合金薄板搅拌摩擦焊温度场的有限元分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯搅拌摩擦焊接热分析概述⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯..匝椴牧霞安问仍茨P偷慕ⅰ.邢拊DP汀结果与讨论⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.本章小结⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯第三章铝合金薄板构件搅拌摩擦焊残余应力分析⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯切条法测量残余应力⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...邢拊<