搅拌摩擦焊搅拌头优化及工艺过程仿真

摘要

搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相焊接工艺,现在已经在世界范围内得到了广泛的研究和应用.铝锂合金是航空工业领域首选的轻型材料.研究铝锂合金的摩擦搅拌焊接技术具有很重要的价值.该文利用三维实体模型,对铝锂合金的搅拌摩擦焊过程进行分析;搅拌头作为搅拌摩擦焊的关键部件,其形状尺寸决定了搅拌摩擦焊的接头质量,为得到性能优越的搅拌头,对搅拌摩擦焊搅拌头的优化进行了研究,主要工作内容如下:1.基于传热学和动力学理论,对搅拌摩擦焊的原理进行了分析,建立了可靠的搅拌摩擦焊搅拌头分析的数学模型;2.利用大型有限元分析软件ABAQUS基于现有搅拌摩擦焊机使用的搅拌头,进行了特定焊接转速、焊接速度、材料铝锂合金的焊接搅拌头有限元分析;3.建立了搅拌头形状尺寸优化数值模型,以此作为优化的目标函数基于遗传算法实现搅拌头优化;4.利用UG建立了搅拌摩擦焊的三维实体模型,初步建立了搅拌摩擦焊仿真系统,构建了良好的人机交互界面,用于搅拌摩擦焊的仿真研究,并模拟搅拌摩擦焊的运动,对其运动规律、控制规律进行预报预测.

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1焊接仿真的现状

1.2搅拌摩擦焊工艺

1.2.1搅拌摩擦焊工艺的发展

1.2.2搅拌摩擦焊的原理及应用

1.3搅拌头研究现状

1.3.1轴肩

1.3.2搅拌针

1.4本文主要研究内容

第2章搅拌摩擦焊数值模型的建立

2.1热输入数值模型

2.2数值模型的分析

2.2.1实体建模过程

2.2.2有限元模型的分析过程

2.2.3运行结果

2.3本章小结

第3章搅拌摩擦焊搅拌头的优化研究

3.1选择搅拌头的形状

3.2基于遗传算法的多目标优化方法

3.2.1算法的运算过程

3.2.2算法的实现技术

3.2.3遗传算法的运行参数

3.2.4算法的收敛性分析

3.3遗传算法的编程实现

3.4搅拌头尺寸优化数值模型

3.5优化结果

3.5.1优化计算

3.5.2最优搅拌头焊件力学性能分析

3.6本章小结

第4章仿真系统实现

4.1模型的具体实现

4.2模型的提取及动画生成

4.2.1 DXF图形交换文件

4.2.2利用DXF文件读取实体模型信息

4.2.3真实感图形的生成

4.2.4仿真系统的动画生成

4.3仿真系统界面设计的编程思路

4.3.1仿真系统界面功能简介

4.3.2仿真系统界面实现步骤

4.4界面编程关键技术

4.4.1 OpenGL与Visual C++编程

4.4.2单文档多视技术

4.4.3 OpenGL与多视技术

4.4.4在窗口中创建多个OpenGL绘图区

4.5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢

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