铝合金薄板搅拌摩擦焊后变形的数值模拟

• 作 者: 鄢东洋[1]吴爱萍[1]JuergenSilvanus[2]刘园[1]史清宇[1]
• 机 构: 清华大学机械工程系 北京 100081
• 出 处: 第五届全国计算机在焊接中的应用学术与技术交流会
• 发表日期: 2008年期

搅拌摩擦焊由于热输入量小、焊接温度低于材料的熔点等特点，焊后残余应力和变形和传统熔化焊结果相比都显著减小。但大尺寸的6056铝合金薄板搅拌摩擦焊实验结果显示：虽然搅拌摩擦焊后的残余变形量比熔化焊有明显的减小，但变形程度仍然很显著，因此预测铝合金薄板搅拌摩擦焊后变形具有重要的生产意义。目前几乎所有关于搅拌摩擦焊接热力耦合模拟的研究都只涉及了残余应力的分布，还没有搅拌摩擦焊残余变形预测方面的相关资料。本文建立了三维有限元分析模型，采用热力单向解耦算法模拟搅拌摩擦焊接的热力学过程，并预测焊后残余变形的结果。模型中热输入量通过测量实验中搅拌头的转矩计算得到；考虑了薄板和卡具之前的接触热传导；采用随温度变化的材料模型；力学分析中考虑了搅拌头的力作用。模拟结果和实验结果吻合，薄板在沿焊缝方向上拱，在垂直焊缝方向下凹，整个板的面外变形呈反马鞍形状。