【摘 要】
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该文基于聚合物材料的粘弹性产热理论、瞬态热传导理论及大应变弹塑性分析的方法,建立了PEEK超声焊接过程的二维瞬态非线性有限元模型.模拟了超声波焊接升温过程、声波的传播
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该文基于聚合物材料的粘弹性产热理论、瞬态热传导理论及大应变弹塑性分析的方法,建立了PEEK超声焊接过程的二维瞬态非线性有限元模型.模拟了超声波焊接升温过程、声波的传播过程、应力应变场的实时变化以及导能筋的变形过程.分析了焊接工艺参数对导能筋升温及变形的影响,并对比了不同形状导能筋的温度场及应力应变场.模拟发现,在超声波焊接过程中表面波是加热焊件表面的一个很重要的因素,在表面波的作用下焊件表面温度升高快于内部,且温度由焊件表面向中心递减.本文研究了三角形导能筋在超声波焊接中的升温及变形规律.三角形导能筋两侧表面的点在很短的时间内温度升至熔点附近,而内部的点始终保持缓慢升温.塑性变形首先发生在三角形导能筋尖端及两侧,最后整个导能筋都发生明显的塑性变形,且导能筋的宏观变形也很大,三角形导能筋尖端被压平.随着焊接振幅的增加,导能筋的升温速率及变形量也增加.对于不同形状的导能筋都存在一个临界振幅,三角形导能筋的临界振幅较小,半圆形导能筋的临界振幅较大.焊接压力对温度场的影响是通过塑性变形作用的,随着焊接压力的增加,导能筋升温速率有少量增加,而塑性变形量却明显增大.模拟了导能筋形状与其升温及变形的关系.发现在相同的载荷作用下,三角形导能筋的温升速率及形变量最大,半圆形导能筋次之,矩形导能筋最小,即使采用较高的振幅矩形导能筋的升温速率依然很小.半圆形导能筋通过提高焊接振幅可以获得三角形导能筋在相应较小的振幅下的升温及变形效果.
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