惯性摩擦焊过程温度场及变形场的数值模拟

摘要

惯性摩擦焊接是一种广泛应用的高效、可靠、节能及环保的固态焊接方法.该方法在航天航空领域已广泛应用.本文分析了惯性摩擦焊接过程高度非线性的特点,在此基础上建立了一个基于二维轴对称的惯性摩擦焊接过程有限元热力耦全计算模型.计算区域划分成四节点等参单元,热物性参数和力学性能参数随温度变化,同时考虑了焊接热流随时间的变化、表面对流和辐射换热以及飞边的影响.利用有限元分析软件MSC Marc对同质材料GH4169-GH4169惯性摩擦焊接接头区的瞬态温度场及应力-应变场的分布进行了计算分析.使用热电偶点对焊接接头部分若干点的温度进行了实时测量.结果表明:温度场的计算结果与实测值符合较好.另外,还讨论了工艺参数对摩擦焊接接头区应力分布以及飞边形状的影响.