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搅拌摩擦焊接Ti-6Al-4V钛合金晶粒生长的数值模拟

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兵器材料科学与工程 2017年第3期40卷 7-11页

作者：张昭谭治军大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学国际计算力学研究中心辽宁大连116024

基于DEFORM-3D有限元软件建立Ti-6Al-4V钛合金工件的搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,提取工件温度场基于蒙特卡洛法模拟焊后工件截面的晶粒尺寸及各相体积分数的分布规律。搅拌区晶粒受摩擦搅拌作用破碎至细小晶粒为初始生长状态... 详细信息

基于DEFORM-3D有限元软件建立Ti-6Al-4V钛合金工件的搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,提取工件温度场基于蒙特卡洛法模拟焊后工件截面的晶粒尺寸及各相体积分数的分布规律。搅拌区晶粒受摩擦搅拌作用破碎至细小晶粒为初始生长状态。结果表明:热影响区晶粒在母材尺寸上继续生长,Ti-6Al-4V钛合金不发生相变;搅拌区温度升高时晶粒会转变为β相,下降时会在β相晶粒边界析出α相,且α相粒子向β相粒子内部生长并长大,较高冷却速度下α相向β相晶粒内部生长为针状。

关键词：搅拌摩擦焊钛合金晶粒生长相变完全热力耦合

搅拌摩擦焊中不同搅拌头形状对搅拌头疲劳与损伤影响的数值模拟

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热加工工艺 2016年第19期45卷 171-175,178页

作者：谭治军吴奇张昭大连理工大学运载工程与力学学部工业装备结构分析国家重点实验室工程力学系辽宁大连116024

基于DEFORM-3D有限元软件,建立了圆形、三角形、正方形等不同形状搅拌针搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型。结果显示,搅拌针形状对摩擦焊接的温度影响不大,但是对于工件材料流动性有明显影响,不同形状搅拌针会产生不同的流动速度场... 详细信息

基于DEFORM-3D有限元软件,建立了圆形、三角形、正方形等不同形状搅拌针搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型。结果显示,搅拌针形状对摩擦焊接的温度影响不大,但是对于工件材料流动性有明显影响,不同形状搅拌针会产生不同的流动速度场。三角形搅拌针的流速场最快,正方形次之,圆形搅拌针最慢,从而可以得到不同质量的焊缝。不同形状的搅拌头在不同焊接阶段受力的大小关系也不同,从而使搅拌头的疲劳寿命会有差别,在相同工况下,三角形搅拌针寿命最短,正方形搅拌针次之,圆形搅拌针寿命最长。

关键词：搅拌摩擦焊横向力疲劳损伤

基于微观结构-力学行为一体化计算的搅拌摩擦焊接数值模拟

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塑性工程学报 2020年第2期27卷 182-191页

作者：苑红磊谭治军张昭大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

采用Monte Carlo模型对6005A-T6铝合金在不同焊接速度下接头位置焊核区晶粒生长进行模拟。在此基础上,建立了不同焊接速度下的晶体塑性力学模型,对不同焊速下焊核区的力学行为进行预测,并将屈服强度预测值与文献试验值进行对比,验证了... 详细信息

采用Monte Carlo模型对6005A-T6铝合金在不同焊接速度下接头位置焊核区晶粒生长进行模拟。在此基础上,建立了不同焊接速度下的晶体塑性力学模型,对不同焊速下焊核区的力学行为进行预测,并将屈服强度预测值与文献试验值进行对比,验证了本方法的有效性。通过Monte Carlo和晶体塑性力学模型,建立了搅拌摩擦焊接微观结构-力学行为的一体化数值模拟计算方法,计算结果表明屈服强度最高时内部晶粒的变形更加均匀,应力分布的均匀性最好。并分析了多晶体内部滑移系的开动情况对Mises应力、剪切应力和剪切应变产生的影响,以及不同焊速下焊核区的累积剪应变对裂纹萌生位置的影响。

关键词：搅拌摩擦焊接 Monte Carlo模型晶体塑性力学模型数值模拟力学行为

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单面双轴肩搅拌摩擦焊接的数值模拟

塑性工程学报 2017年第6期24卷 226-232页

作者：张昭谭治军姚欣欣大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学国际计算力学研究中心辽宁大连116024

基于任意拉格朗日欧拉网格技术建立了单面双轴肩和传统单面单轴肩搅拌摩擦焊接的数值模型,与通过Zener-Hollomon参数的晶粒预测模型结合,利用基于对数应变的等效应变率和截面峰值温度,计算了两种搅拌头作用下的焊缝截面晶粒尺寸。通过... 详细信息

基于任意拉格朗日欧拉网格技术建立了单面双轴肩和传统单面单轴肩搅拌摩擦焊接的数值模型,与通过Zener-Hollomon参数的晶粒预测模型结合,利用基于对数应变的等效应变率和截面峰值温度,计算了两种搅拌头作用下的焊缝截面晶粒尺寸。通过与试验数据和试验规律的对比,验证了模型的有效性。与传统单面单轴肩搅拌摩擦焊接过程的对比发现,采用单面双轴肩搅拌头,相同工况下平均晶粒尺寸下降,细晶有利于强化,因此,采用单面双轴肩搅拌头有利于得到性能更好的接头;采用单面双轴肩搅拌头,相同工况下平均晶粒尺寸的标准差减小,说明采用单面双轴肩搅拌头可以进一步提高焊缝截面不同部分的力学性能的均匀性。

关键词：搅拌摩擦焊接 ALE模型双轴肩微观结构 Zener-Hollomon参数

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不同铝合金搅拌摩擦焊搅拌头磨损的数值模拟

热加工工艺 2017年第7期46卷 206-209,213页

作者：谭治军吴奇张昭大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点试验室辽宁大连116024

基于Deform-3D有限元软件建立Al2024、Al5052、Al6061三种铝合金的搅拌摩擦焊接热力耦合模型,分析了搅拌摩擦焊中的温度、搅拌头受力和磨损情况。结果表明,不同铝合金搅拌摩擦焊接时,搅拌头磨损速度不同。Al6061铝合金对搅拌头磨损速度... 详细信息

基于Deform-3D有限元软件建立Al2024、Al5052、Al6061三种铝合金的搅拌摩擦焊接热力耦合模型,分析了搅拌摩擦焊中的温度、搅拌头受力和磨损情况。结果表明,不同铝合金搅拌摩擦焊接时,搅拌头磨损速度不同。Al6061铝合金对搅拌头磨损速度最快,Al5052铝合金对搅拌头磨损速率其次,Al2024铝合金对搅拌头磨损速度最慢;搅拌头的适当磨损会使搅拌头形状改变,使其寿命增加。

关键词：搅拌摩擦焊铝合金搅拌头磨损 Archard理论

铝合金搅拌摩擦搭接焊温度-再结晶-析出相-力学性能一体化数值模拟

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机械工程学报 2020年第6期56卷 213-220页

作者：张昭谭治军李健宇苑红磊刘伟嵬大连理工大学工程力学系大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024

采用移动热源模型计算铝合金搅拌摩擦搭接焊工艺过程的温度场,结合析出相演化模型计算焊接工艺过程中的析出相平均半径和体分比。通过析出相演化模型计算得到的析出相体分比与MonteCarlo模型结合,计算搅拌区内考虑析出相作用的再结晶行... 详细信息

采用移动热源模型计算铝合金搅拌摩擦搭接焊工艺过程的温度场,结合析出相演化模型计算焊接工艺过程中的析出相平均半径和体分比。通过析出相演化模型计算得到的析出相体分比与MonteCarlo模型结合,计算搅拌区内考虑析出相作用的再结晶行为,得到的晶粒形貌在有限元重构,用于晶体塑性力学计算模型,预测搅拌区内材料的力学性能,从而建立铝合金搅拌摩擦搭接焊温度-再结晶-析出相-力学性能的一体化计算模型,对所模拟的三种搭接焊工况进行同样工艺条件下的试验,通过试验和数值模型的对比验证了所提出的一体化计算模型的有效性。

关键词：搅拌摩擦焊搭接焊 Monte Carlo模型析出相计算力学性能

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合金成分变化对搅拌摩擦焊接力学性能的影响

兵器材料科学与工程 2019年第4期42卷 1-6页

作者：张昭李健宇谭治军大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室

建立搅拌摩擦焊接的移动热源模型和析出相演化计算模型,采用数值模拟方法计算在搅拌摩擦焊接过程中析出相的变化、焊后力学性能,以及不同铝合金成分变化时,对搅拌摩擦焊接构件力学性能的影响,并与试验相比验证模型的正确性。结果表明:... 详细信息

建立搅拌摩擦焊接的移动热源模型和析出相演化计算模型,采用数值模拟方法计算在搅拌摩擦焊接过程中析出相的变化、焊后力学性能,以及不同铝合金成分变化时,对搅拌摩擦焊接构件力学性能的影响,并与试验相比验证模型的正确性。结果表明:根据析出相演化将5种铝合金分为两类,相同位置处AA6005、AA6063、AA6060的平均粒子半径大小接近,而AA6061、AA6082的平均半径相似;两组铝合金相比,平均粒子半径以及粒子数有明显差异,对硬度值产生明显影响;随着与焊缝中心线的距离增加,5种合金的平均粒子半径间的差值逐渐缩小,由于AA6061和AA6082的粒子数较大,导致与AA6005、AA6063、AA6060的硬度值存在明显差异。

关键词：搅拌摩擦焊接析出相力学性能移动热源模型数值模拟

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激光增材制造微观结构模拟与力学性能预测

兵器材料科学与工程 2018年第1期41卷 1-7页

作者：张昭葛芃谭治军胡超平赵国忠大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024

提出一种考虑粒子数量的激光增材制造热源模型,模拟同轴送粉激光熔覆增材制造过程中的温度变化历史,通过与试验数据对比验证所提出新型热源的有效性。基于Monte Carlo方法发展一种新型多尺度计算模型以模拟双相钛合金增材制造过程中的... 详细信息

提出一种考虑粒子数量的激光增材制造热源模型,模拟同轴送粉激光熔覆增材制造过程中的温度变化历史,通过与试验数据对比验证所提出新型热源的有效性。基于Monte Carlo方法发展一种新型多尺度计算模型以模拟双相钛合金增材制造过程中的相变和晶粒变化,采用有限元模型重构Monte Carlo模型所得到的微观结构模型,通过算例对比验证基于微观结构形貌的有限元模型对于双相钛合金力学性能预测的准确性,并进一步计算分析激光增材制造构件的流动应力。计算结果发现,采用考虑粒子数量的热源模型,可以更好地模拟增材制造热过程,增材过程中各层出现不同程度的重熔及重加热过程。微观结构计算结果表明,对增材制造过程微观结构的多尺度模拟是有效的,且可以较好地计算两相钛合金增材制造过程中的晶粒体分比变化及形貌。在对重构Monte Carlo模型计算所得微观结构进行力学性能测试中发现,计算所得流动应力均能较好地反映两相钛合金力学性能变化规律。

关键词：增材制造 Monte Carlo法力学性能微观结构

对新农村建设中欠发达地区人力资源开发的思考

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对新农村建设中欠发达地区人力资源开发的思考