锥形端面对铝/钢连续驱动摩擦焊温度场的数值模拟研究

作     者：张昌青 师文辰 罗德春 王树文 刘晓 崔国胜 陈波阳 张忠科 辛舟 芮执元 ZHANG Changqing;SHI Wenchen;LUO Dechun;WANG Shuwen;LIU Xiao;CUI Guosheng;CHEN Boyang;ZHANG Zhongke;XIN Zhou;RUI Zhiyuan

作者机构：兰州理工大学省部共建有色金属先进加工与再利用国家重点实验室兰州730050 兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050 

出 版 物：《材料导报》 (Materials Reports)

年 卷 期：2022年第36卷第15期

页      面：153-159页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51961025) 

主　　题：连续驱动摩擦焊 锥度接头 耦合的欧拉-拉格朗日法 数值模拟 温度场 

摘      要：接头结构设计是连续驱动摩擦焊的一项重要工艺措施,对改善界面产热功率的不均匀性和提升接头力学性能有显著作用。本工作在钢侧待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角,利用ABAQUS进行有限元分析,采用耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了焊接过程的三维热力耦合模型,分析了锥度大小对接头成型、温度场分布、塑性金属形成的变化规律,并开展焊接实验,验证了计算结果的准确性。结果表明:接头宏观形貌、轴向缩短量与实验结果吻合较好,计算温度与实测数据相对误差约为3.5%~4.8%,变化趋势相同;锥形结构使界面高温区域发生移动,5°与15°接头2/3 R处温度最高,25°接头1/3 R处温度最高,产热集中位置向界面中心移动,产热集中区域宽度变窄,塑性环的位置、宽度与计算的温度场具有较好的一致性。