本文主要研究内容
作者李长安（2019）在《基于三维双塑性体摩擦副模型的惯性摩擦焊接热力耦合数值分析》一文中研究指出：作为一种优质高效的固相焊接技术,与连续驱动摩擦焊接相比,惯性摩擦焊接工艺在焊接质量、接头性能及材料工艺适应性等方面都有极大地提高,在航空航天领域特别是航空发动机转动部件的焊接制造方面有着独特的优势。热-力耦合是惯性摩擦焊接过程物理的核心问题,研究惯性摩擦焊接热力耦合对研究组织演变过程、优化焊接工艺从而获得高质量的接头具有重要意义。鉴于传统的研究方法“试错法”工作量大、研究成本高的不足,数值模拟技术已成为热加工领域特别是摩擦焊接方面重要的研究手段。受计算机处理能力和计算成本的限制,过去一般采用刚/塑性体摩擦副模型对惯性摩擦焊接模型进行简化处理。简化模型一定程度上可以加快计算速度、降低计算成本,但忽略了摩擦界面两侧工件的热力相互作用,很难反映摩擦焊接的物理本质。本文基于三维双塑性体摩擦副模型建立了惯性摩擦焊接过程热力耦合有限元模型。模型中两侧焊接工件均为弹塑性体介质,综合考虑了温度相关的热物性参数。基于热压缩模拟试验,建立了FGH96在高温大变形条件下的本构方程,并用于描述其惯性摩擦焊接过程中流动应力变化;基于经典库伦摩擦模型和与界面状态相关的摩擦系数数理模型建立了瞬态摩擦产热模型,并结合塑性变形产热用于描述惯性摩擦焊接热输入。采用任意拉格朗日-欧拉方法解决惯性摩擦焊过程中由于材料变形导致的网格畸变从而成功模拟飞边挤出过程。采用热电偶测温和变形量验证等方式验证了所建立的惯性摩擦焊接有限元模型的准确性和可靠性。基于所建立的数值模型,系统性研究了同种/异种高温合金惯性摩擦焊接温度场、应力应变场和塑性流变场等热力耦合行为。在GH4169同种高温合金惯性摩擦焊接过程中,摩擦界面峰值温度可达到1260 ℃,界面2/3半径环状区域温度最高;飞边开始形成时具有峰值塑性变形产热功率,约为稳定挤出阶段的2.6倍,与摩擦产热功率比值达到12.3%;摩擦界面最大塑性流变速度可达0.88 m/s,最大飞边挤出速度为2.5 mm/s,小于30%半径范围的金属难以挤出;界面金属发生塑性变形后应力始终处于100-200 MPa范围内,塑性应变集中在界面两侧5 mm范围内,且呈现“中心窄,边缘宽”的分布特点;焊后保压冷却50s后,飞边仍存在约200 MPa的环向拉应力。在FGH96/GH4169异种高温合金惯性摩擦焊接过程中,摩擦界面峰值温度可达到1300 ℃,在界面附近,FGH96相比于GH4169具有更高的温度;界面两侧形变差异显著,GH4169轴向缩短量为FGH96的3倍;塑性应变场分布呈现“中心窄,边缘宽”的特点,但界面中心峰值应变高于边缘,FGH96侧塑性应变小于GH4169,且应变主要集中在距界面2.5 mm范围内。本文的研究揭示了高温合金惯性摩擦焊接热力耦合机制,并详细阐述了焊接过程中所涉及的产热、传热学理论和材料弹塑性问题,为惯性摩擦焊接过程组织演变的研究打下了基础,将从理论上有力支撑我国CJ系列航空发动机的研制。
Abstract
zuo wei yi chong you zhi gao xiao de gu xiang han jie ji shu ,yu lian xu qu dong ma ca han jie xiang bi ,guan xing ma ca han jie gong yi zai han jie zhi liang 、jie tou xing neng ji cai liao gong yi kuo ying xing deng fang mian dou you ji da de di gao ,zai hang kong hang tian ling yu te bie shi hang kong fa dong ji zhuai dong bu jian de han jie zhi zao fang mian you zhao du te de you shi 。re -li ou ge shi guan xing ma ca han jie guo cheng wu li de he xin wen ti ,yan jiu guan xing ma ca han jie re li ou ge dui yan jiu zu zhi yan bian guo cheng 、you hua han jie gong yi cong er huo de gao zhi liang de jie tou ju you chong yao yi yi 。jian yu chuan tong de yan jiu fang fa “shi cuo fa ”gong zuo liang da 、yan jiu cheng ben gao de bu zu ,shu zhi mo ni ji shu yi cheng wei re jia gong ling yu te bie shi ma ca han jie fang mian chong yao de yan jiu shou duan 。shou ji suan ji chu li neng li he ji suan cheng ben de xian zhi ,guo qu yi ban cai yong gang /su xing ti ma ca fu mo xing dui guan xing ma ca han jie mo xing jin hang jian hua chu li 。jian hua mo xing yi ding cheng du shang ke yi jia kuai ji suan su du 、jiang di ji suan cheng ben ,dan hu lve le ma ca jie mian liang ce gong jian de re li xiang hu zuo yong ,hen nan fan ying ma ca han jie de wu li ben zhi 。ben wen ji yu san wei shuang su xing ti ma ca fu mo xing jian li le guan xing ma ca han jie guo cheng re li ou ge you xian yuan mo xing 。mo xing zhong liang ce han jie gong jian jun wei dan su xing ti jie zhi ,zeng ge kao lv le wen du xiang guan de re wu xing can shu 。ji yu re ya su mo ni shi yan ,jian li le FGH96zai gao wen da bian xing tiao jian xia de ben gou fang cheng ,bing yong yu miao shu ji guan xing ma ca han jie guo cheng zhong liu dong ying li bian hua ;ji yu jing dian ku lun ma ca mo xing he yu jie mian zhuang tai xiang guan de ma ca ji shu shu li mo xing jian li le shun tai ma ca chan re mo xing ,bing jie ge su xing bian xing chan re yong yu miao shu guan xing ma ca han jie re shu ru 。cai yong ren yi la ge lang ri -ou la fang fa jie jue guan xing ma ca han guo cheng zhong you yu cai liao bian xing dao zhi de wang ge ji bian cong er cheng gong mo ni fei bian ji chu guo cheng 。cai yong re dian ou ce wen he bian xing liang yan zheng deng fang shi yan zheng le suo jian li de guan xing ma ca han jie you xian yuan mo xing de zhun que xing he ke kao xing 。ji yu suo jian li de shu zhi mo xing ,ji tong xing yan jiu le tong chong /yi chong gao wen ge jin guan xing ma ca han jie wen du chang 、ying li ying bian chang he su xing liu bian chang deng re li ou ge hang wei 。zai GH4169tong chong gao wen ge jin guan xing ma ca han jie guo cheng zhong ,ma ca jie mian feng zhi wen du ke da dao 1260 ℃,jie mian 2/3ban jing huan zhuang ou yu wen du zui gao ;fei bian kai shi xing cheng shi ju you feng zhi su xing bian xing chan re gong lv ,yao wei wen ding ji chu jie duan de 2.6bei ,yu ma ca chan re gong lv bi zhi da dao 12.3%;ma ca jie mian zui da su xing liu bian su du ke da 0.88 m/s,zui da fei bian ji chu su du wei 2.5 mm/s,xiao yu 30%ban jing fan wei de jin shu nan yi ji chu ;jie mian jin shu fa sheng su xing bian xing hou ying li shi zhong chu yu 100-200 MPafan wei nei ,su xing ying bian ji zhong zai jie mian liang ce 5 mmfan wei nei ,ju cheng xian “zhong xin zhai ,bian yuan kuan ”de fen bu te dian ;han hou bao ya leng que 50shou ,fei bian reng cun zai yao 200 MPade huan xiang la ying li 。zai FGH96/GH4169yi chong gao wen ge jin guan xing ma ca han jie guo cheng zhong ,ma ca jie mian feng zhi wen du ke da dao 1300 ℃,zai jie mian fu jin ,FGH96xiang bi yu GH4169ju you geng gao de wen du ;jie mian liang ce xing bian cha yi xian zhe ,GH4169zhou xiang su duan liang wei FGH96de 3bei ;su xing ying bian chang fen bu cheng xian “zhong xin zhai ,bian yuan kuan ”de te dian ,dan jie mian zhong xin feng zhi ying bian gao yu bian yuan ,FGH96ce su xing ying bian xiao yu GH4169,ju ying bian zhu yao ji zhong zai ju jie mian 2.5 mmfan wei nei 。ben wen de yan jiu jie shi le gao wen ge jin guan xing ma ca han jie re li ou ge ji zhi ,bing xiang xi chan shu le han jie guo cheng zhong suo she ji de chan re 、chuan re xue li lun he cai liao dan su xing wen ti ,wei guan xing ma ca han jie guo cheng zu zhi yan bian de yan jiu da xia le ji chu ,jiang cong li lun shang you li zhi cheng wo guo CJji lie hang kong fa dong ji de yan zhi 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自山东大学的李长安，发表于刊物山东大学2019-07-16论文，是一篇关于惯性摩擦焊接论文,热力耦合论文,摩擦副模型论文,本构方程论文,高温合金论文,山东大学2019-07-16论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自山东大学2019-07-16论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：惯性摩擦焊接论文; 热力耦合论文; 摩擦副模型论文; 本构方程论文; 高温合金论文; 山东大学2019-07-16论文;