金属学报  2007, Vol. 43 Issue (8): 868-874

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轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程中材料变形和温度分布的影响

张昭;刘亚丽 ;张洪武

大连理工大学工程力学系

EFFECT OF VARIATION OF AXIAL LOAD ON MATERIAL DEFORMATIONS AND TEMPERATURE DISTRIBUTIONS IN FRICTION STIR WELDING

大连理工大学工程力学系

张昭; 刘亚丽; 张洪武 . 轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程中材料变形和温度分布的影响[J]. 金属学报, 2007, 43(8): 868-874 .

摘要 参考文献 相关文章 Metrics 全文: PDF(741 KB)   摘要: 采用完全热力耦合模型分析轴向载荷变化对搅拌摩擦焊接过程的影响, 发现较低的轴向载荷会导致搅拌摩擦焊接无法完成. 搅拌摩擦焊接构件上表面材料由于受到搅拌针和肩台旋转的作用, 导致上表面材料变形程度较下表面高, 材料沿焊缝中心线的变形并非严格对称, 前进侧材料的变形程度较后退侧高, 搅拌头轴向载荷的增加会减弱这种不对称性. 搅拌摩擦焊接过程中的最高温度随轴向载荷的增加而增加,且搅拌头轴向载荷的增加会促使搅拌区附近的温度分布趋于均匀. 关键词 ： 搅拌摩擦焊接,  完全热力耦合模型,  有限元法     Abstract：Fully coupled thermo-mechanical model of friction stir welding is used to analyze the effect of axial load on friction stir welding process. Results indicate that the insufficient axial load leads to the failure of the friction stir welding. The material deformation on the top surface is affected by the rotation of both the welding pin and the shoulder, which causes that the material deformation on the top surface is higher than the one near the bottom surface. The material deformation is not symmetric to the welding line. The material deformation on the advancing side is higher than the one on the retreating side. The asymmetry of the material deformation can be weakened with the increase of the axial load. The maximum temperature of the welding plate during the friction stir welding process is increased with the increase of the axial load. The temperature field near the welding tool in the nugget zone can become more homogeneous when the axial load is increased. Key words： Friction stir welding    fully coupled thermo-mechanical model    finite element method    equivalent plastic 收稿日期: 2006-12-04      ZTFLH:  TG456.9   服务 把本文推荐给朋友 加入引用管理器 E-mail Alert RSS 作者相关文章 张昭 刘亚丽 张洪武 44.8K 链接本文: https://www.ams.org.cn/CN/Y2007/V43/I8/868 [1]Liu H J,Fujii H,Maeda M,Nogi K.J Mater Sci Technol, 2004;20,103 [2]Liu H J,Fujii H,Maeda M,Nogi K.J Mater Sci Technol, 2005;21:415 [3]Feng J C,Wang D Y,Wang P F.Chin Mech Eng,2004; 15:932 (冯吉才，王大勇，王攀峰．中国机械工程，2004；15：932) [4]Chen Y C,Liu H J,Feng J C.Trans Chin Weld Inst, 2006;27(1):65 (陈迎春，刘会杰，冯吉才．焊接学报，2006；27(1)：65) [5]Zhao Y H,Lin S B,Shen J J,Wu L.J Aeronaut Mater, 2006;26(1):67 (赵衍华，林三宝，申家杰，吴林．航空材料学报，2006；26(1)：67) [6]Mishra R S,Ma Z Y,Charit I.Mater Sci Eng,2003;A341: 307 [7]Ma Z Y,Sharma S R,Mishra R S.Scr Mater,2006;54: 1623 [8]Ma Z Y,Sharma S R,Mishra R S.Metall Mater Trans, 2006;37A:3323 [9]Ma Z Y,Mishra R S.Scr Mater,2005;53:75 [10]Ma Z Y,Sharma S R,Mishra R S.Mater Sci Eng,2006; A433:269 [11]Mishra R S,Ma Z Y.Mater Sci Eng,2005;R50:1 [12]Seidel T U,Reynolds A P.Sci Technol Weld Joining, 2003;8:175 [13]Fonda R W,Lambrakos S G.Sci Technol Weld Joining, 2002;7:177 [14]Buffa G,Hun J,Shivpuri R,Fratini L.Mater Sci Eng, 2006;A419:389 [15]Xu S,Deng X,Reynolds A P,Seidel T U.Sci Technol Weld Joining,2001;6:191 [16]Long X,Khanna S K.Sci Technol Weld Joining,2005; 10:482 [17]Kamp N,Sullivan A,Tomasi R,Robson J D.Acta Mater, 2006;54:2003 [18]Lockwood W D,Reynolds A P.Mat Sci Eng,2003;A339: 35 [19]Zhang H W,Zhang Z,Chen J T.Trans Chin Weld Inst, 2005;26(9):13 (张洪武，张昭，陈金涛．焊接学报，2005；26(9)：13) [20]Zhang H W,Zhang Z,Chen J T.Mater Sci Eng,2005; A403:340 [21]Zhang H W,Zhang Z,Chen J T.Chin Mech Eng,2006; 17:719 (张洪武，张昭，陈金涛．中国机械工程，2006；17：719) [22]Zhang H W,Zhang Z,Chen J T.Acta Metall Sin,2005; 41:853 (张洪武，张昭，陈金涛．金属学报，2005；41：853) [23]Zhang H W,Zhang Z.In:Hu P,Reddy J N eds.,Int Conf on Enhancement and Promotion of Computational Meth- ods in Engineering Science and Mechanics,Changchun: Jilin University Press,2006:52 [24]Zhang Z,Chen J T,Zhang H W.J Aeronaut Mater,2005; 25(6):33 (张昭，陈金涛，张洪武．航空材料学报，2005；25(6)：33) [25]Zhang Z,Chen J T,Zhang H W.In:Batra R C,Qian L F, Zhang Y L,Li X N,Tso S K eds.,Int Conf on Mechanical Engineering and Mechanics,Nanjing,Science Press and Science Press USA Inc,2005:1388 [26]Zhang Z,Zhang H W.J Plast Eng,2006;58(3):108 (张昭，张洪武．塑性工程学报．2006；58(3)：108) [27]Zhang H W,Zhang Z,Chen J T.Chin J Mech Eng,2006; 42(7):103 (张洪武，张昭，陈金涛．机械工程学报，2006；42(7)：103) [28]Zhang Z,Zhang H W.Ordnance Mater Sci Eng,2006; 39(3):61 (张昭，张洪武．兵器材料科学与工程，2006；39(3)：61) [29]Zhang Z,Chen J T,Zhang H W.J Mater Eng,2006;(1): 19 (张昭，陈金涛，张洪武．材料工程，2006；(1)：19) [30]Zhang Z,Zhang H W.Acta Metall Sin,2006;42:998 (张昭，张洪武．金属学报，2006；42：998) [31]Schmidt H,Hattel J.Modell Simul Mater Sci Eng,2005; 13:77 [32]Chen C M,Kovacevic R.Int J Mach Tools Manuf,2003; 43:1319 [33]Wang M C.Finite Element Method.Beijing:Tsinghua University Press,2003:561 (王勖成．有限单元法．北京：清华大学出版社，2003：561) [34]ABAQUS Analysis User Manual,version 6.4,Hibbit, Karlsson and Sorensen Inc.,2003 [35]McClure J C,Feng Z,Tang W,Gould J E,Murr L E,Guo X.In:Vitek J M,David S A,Johnson J A,Smartt H B, DebRoy T eds,Proc 5th Int Conf on Trends in Welding Research,Pine Mountain,GA:ASM International,1998: 590 [1] 李少杰, 金剑锋, 宋宇豪, 王明涛, 唐帅, 宗亚平, 秦高梧. “工艺-组织-性能”模拟研究Mg-Gd-Y合金混晶组织[J]. 金属学报, 2022, 58(1): 114-128. 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