文档介绍：年月西北工业大学学报
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第卷第期
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线性摩擦焊接过程三维热力耦合有限元分析!
杜随更王庆傅莉
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西北工业大学材料科学与工程系陕西西安
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摘要采用热力耦合有限元方法建立了线性摩擦焊接过程三维弹塑性有限元计算模型综合考
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虑了异种材料线性摩擦焊接成型过程的几何非线性材料非线性和摩擦界面接触非线性行为着重
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分析了摩擦焊接过程中的不同产热机制及转化规律直接由焊件材料的性能参数及设定的焊接规
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范参数对线性摩擦焊接过程的焊接参数物理参量场的变化规律进行了数值模拟得到了线性摩擦
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焊接过程中的温度场和应力场变化规律为整体叶盘线性摩擦焊接制造技术的发展提供理论基础
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关键词线性摩擦焊接弹塑性有限元数值模拟热力耦合
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中图分类号文献标识码文章编号
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摩擦焊接过程中的温度场及应力应变场的变化算摩擦界面的热流密度求得第步的温度场
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规律对接头组织及性能有很大影响亦是研究焊接计算第步的真实应力场并预测步的应
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过程机理及其它参量场的基础已对摩擦焊接过程力场以此类推直到焊接过程结束
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进行过轴对称有限元热力耦合分析3%"’4 但没进行异
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种材料摩擦焊接三维有限元计算的报道线性摩擦有限元模型及边界条件
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焊接是制造高推重比航空发动机整体叶盘的关键技
术本文借助于大型有限元软件采用三维计算所用材料为单晶高温合金和粉末冶
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大变形弹塑性热力耦合有限元方法直接由焊接参金高温合金两个模拟试件的尺寸均为
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数轴向压力振幅和频率模拟整体叶盘所用的异的长方形块体考虑到线
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种材料线性摩擦焊接过程的温度场和应力应变场性摩擦焊接加热与变形的对称性以及试件形状的对
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称性取模型的进行研究图
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计算思想
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线性摩擦焊接过程是一个典型的热力耦合过
程只有对其进行热力耦合分析才能真实反映出实
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际焊接过程中的温度场与应力应变场线性摩擦焊
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接过程温度场和应力应变场的变化非常复杂采用
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直接热力耦合方法很难处理弹塑性分析中变量加载
问题和温度场分析中摩擦机制转换问题本文采用
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分步热力耦合方法假定初始温度场为均匀温度场
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设定将焊接全过程分为步用步的温
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度场计算第步的真实应力场并
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图模拟试件几何模型
预测第步的应力场用所预测出的应力场计% %L.
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收稿日期基金项目航空科学基金
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作者简介杜随更西北工业大学副教授博士主要从事摩擦焊接技术研究