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钢纤维增强钢铝复合板爆炸焊接结合界面研究

火工品 2024年第1期 71-75页

作者：吴俊杰高永宏陈瑶崔亦婷中北大学环境与安全工程学院山西太原030051 山西大学新闻学院山西太原030006

为探究正交分布钢纤维增强钢铝复合板爆轰参数对焊接质量的影响,采用光滑粒子动力学方法(SPH)研究了钢纤维的加入对爆炸焊接窗口下限的影响,并再现了爆炸焊接金属间化合物出现且被阻挡的过程。根据模拟结果进行了爆炸焊接试验,并通过金... 详细信息

为探究正交分布钢纤维增强钢铝复合板爆轰参数对焊接质量的影响,采用光滑粒子动力学方法(SPH)研究了钢纤维的加入对爆炸焊接窗口下限的影响,并再现了爆炸焊接金属间化合物出现且被阻挡的过程。根据模拟结果进行了爆炸焊接试验,并通过金相分析对焊接质量进行了验证。结果表明:钢纤维的加入使得所需爆炸速度提高14%,爆炸焊接窗口下限提高1.2°;射流粒子被钢纤维阻止持续作用于基板和覆板表面,导致大量的高温射流粒子积聚在纤维单侧,促使钢纤维单侧形成了高温高压高应变率的环境并产生缺陷,形成了脆性金属间化合物,从而出现裂纹、孔洞和气孔等缺陷,其中试验结果与模拟的粒子分布密度相吻合;金相分析表明钢纤维增强钢铝复合板界面存在明显的小波纹状,整体焊接质量良好。

关键词：爆炸焊接钢纤维数值模拟结合界面金相分析

基于不同算法的Ti/SS316爆炸焊接数值模拟研究

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精密成形工程 2024年第4期16卷 53-60页

作者：缪广红朱志强周大鹏刘自伟陈龙张旭楚翔宇安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司安徽淮北235000

目的研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(... 详细信息

目的研究不同基复板间隙对爆炸焊接质量的影响,对钛(Ti)/不锈钢(SS316)的爆炸焊接过程进行数值模拟研究。方法利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,结合光滑粒子流体动力学-有限元耦合法(SPH-FEM耦合算法)和拉格朗日-欧拉耦合法(ALE算法),对钛(Ti)/不锈钢(SS316)爆炸焊接过程进行三维数值模拟,通过不同算法得到不同基复板间隙下的碰撞速度、碰撞压力及碰撞角,并将模拟结果与试验及理论计算结果进行对比。结果当间隙为5、10、15 mm时,SPH-FEM耦合算法和ALE算法的复板碰撞速度均落在爆炸焊接窗口内,表明纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)均能成功实现焊接,没有脱落与鼓包。与SPH-FEM耦合算法相比,ALE算法下的碰撞速度、碰撞压力和碰撞角的模拟结果和理论计算结果更加吻合,可信度更高。结论ALE算法的模拟结果与试验结果吻合,且与理论计算结果的误差更小,表明ALE算法用于纯钛(Ti)和不锈钢(SS316)爆炸焊接是有效的。

关键词：爆炸焊接数值模拟 SPH-FEM耦合法 ALE算法间隙

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爆炸焊接制备铝-钛复合板工艺研究

新技术新工艺 2024年第1期433卷 19-23页

作者：李军蒋晓博任江毅赵亮中国船舶集团有限公司第七二五研究所河南洛阳471023

开发了1060铝/TA2钛直接爆炸复合新工艺,研究装药量、间隙距离和垫板等参数对复合效果的影响。结果表明:装药量和布药方式对铝-钛板复合强度有明显影响,结合面剪切强度随装药量增多而先增加后降低,分析对比后确定了装药量、间隙距离和... 详细信息

开发了1060铝/TA2钛直接爆炸复合新工艺,研究装药量、间隙距离和垫板等参数对复合效果的影响。结果表明:装药量和布药方式对铝-钛板复合强度有明显影响,结合面剪切强度随装药量增多而先增加后降低,分析对比后确定了装药量、间隙距离和垫板形式;爆炸焊接时对6种工艺参数制备的铝-钛复合板结合性能进行分析对比,确定了适宜的焊接参数,进一步优化垫板缓冲层和阶梯布药方式,生产的大规格铝-钛复合板有效区结合率达到100%,批量生产合格,复合质量和结合强度优良,掌握了大规格铝钛直接爆炸复合的工艺技术。

关键词：爆炸焊接铝-钛复合板结合强度装药量间隙距离缓冲层

1060铝过渡层对钛/铝爆炸焊接影响的数值模拟

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黄河科技学院学报 2024年第5期26卷 26-30页

作者：缪广红刘自伟胡昱马秋月孙志皓周大鹏安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001 安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司安徽淮北235000

为了研究过渡层(1060Al)对于钛/铝复合板爆炸焊接的影响,以爆炸焊接理论为基础,在ANSYS/LS-DYNA软件中分别对TA2/5083Al与TA2/1060Al/5083Al(0.3/0.5 mm过渡层)复合板爆炸焊接进行数值仿真,并对比两组模型的位移变化、速度变化、压力变... 详细信息

为了研究过渡层(1060Al)对于钛/铝复合板爆炸焊接的影响,以爆炸焊接理论为基础,在ANSYS/LS-DYNA软件中分别对TA2/5083Al与TA2/1060Al/5083Al(0.3/0.5 mm过渡层)复合板爆炸焊接进行数值仿真,并对比两组模型的位移变化、速度变化、压力变化。研究表明,在1.4 cm布药厚度情况下,在TA2与5083之间设置1060Al,可以使碰撞速度和碰撞压力的峰值得到显著下降,使基复板更加平稳地结合,获得较好的爆炸焊接复合板。

关键词：爆炸焊接钛/铝复合板过渡层数值模拟

TA2/1060铝双金属管爆炸焊接数值模拟

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安徽理工大学学报(自然科学版) 2024年第2期 75-86页

作者：缪广红马秋月周大鹏胡昱孙志皓刘自伟马宏昊沈兆武安徽理工大学力学与光电物理学院安徽理工大学土木建筑学院中煤科工集团淮北爆破技术研究院有限公司中国科学技术大学中国科学院材料力学行为和设计重点试验室

目的为探究炸药爆速对复合管结合质量的影响，以及SPH-FEM法和拉格朗日法对爆炸焊接数值模拟的差异。方法利用ANSYS/LS-DYNA软件，建立钛/铝双金属管爆炸焊接模型，分别采用SPH-FEM耦合法和拉格朗日法对不同爆速下的TA2/1060铝双金属... 详细信息

目的为探究炸药爆速对复合管结合质量的影响，以及SPH-FEM法和拉格朗日法对爆炸焊接数值模拟的差异。方法利用ANSYS/LS-DYNA软件，建立钛/铝双金属管爆炸焊接模型，分别采用SPH-FEM耦合法和拉格朗日法对不同爆速下的TA2/1060铝双金属管进行爆炸焊接数值模拟。结果结合复管的最佳碰撞速度、碰撞压力和基复管的塑性变形情况可知，要获得结合质量较好的复合管，炸药爆速应设置在1 950～2 150m/s; SPH-FEM法计算的特征单元碰撞速度与理论值误差分别为0.78%、1.2%和1.4%,由拉格朗日算法计算的特征单元碰撞速度与理论速度之间误差分别为5.4%、5.8%和2.7%。结论塑性变形和复管碰撞速度过小或过大均不能实现良好结合；钛/铝双金属管爆炸焊接的最佳炸药爆速范围为1 950～2 150m/s;拉格朗日法的前期建模较为简洁，模拟过程中SPH-FEM法耗时较多但该方法对动态参数模拟的精确度较高。

关键词：爆炸焊接数值模拟拉格朗日算法 SPH-FEM耦合算法

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炸药层厚度对爆炸焊接质量影响的数值模拟

安阳工学院学报 2024年第2期23卷 49-53页

作者：陈龙缪广红孙志皓马秋月刘自伟安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽理工大学力学与光电物理学院安徽淮南232001

为了探究炸药层厚度对爆炸焊接质量的影响,选取SUS304不锈钢为复板,低碳合金钢Q345R为基板,采用ANSYS有限元软件和LS-DYNA软件相结合,通过SPH-FEM(光滑粒子流体动力学-有限元法)耦合算法对不同炸药层厚度的爆炸焊接过程进行数值模拟,设... 详细信息

为了探究炸药层厚度对爆炸焊接质量的影响,选取SUS304不锈钢为复板,低碳合金钢Q345R为基板,采用ANSYS有限元软件和LS-DYNA软件相结合,通过SPH-FEM(光滑粒子流体动力学-有限元法)耦合算法对不同炸药层厚度的爆炸焊接过程进行数值模拟,设置了3组不同的对照组,炸药的厚度分别为15 mm、20 mm、28 mm,对试验模型的速度、压力、波形变化进行对比分析,并通过计算建立了爆炸焊接窗口。在其他情况一定的情况下,随着炸药层厚度的增加,界面波形的波长和波幅也会增加,焊接质量越好。

关键词：爆炸焊接数值模拟炸药层厚度不锈钢SUS304/低碳合金钢Q345R

爆炸焊接法制备铟/铁复合板的实验与数值模拟

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稀有金属材料与工程 2023年第3期52卷 883-889页

作者：曹超王金相杨明唐奎方雨南京理工大学瞬态物理国家重点实验室江苏南京210094 安徽弘雷金属复合材料科技有限公司安徽宣城242000

提出了一种通过在炸药与复合板之间增加一层速度调整板,以获得理想焊接条件的用于制备铟/铁复合板的新型爆炸焊接方法。通过理论方法计算了爆炸焊接参数,通过实验对炸药载荷的影响进行了研究。应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行数值... 详细信息

提出了一种通过在炸药与复合板之间增加一层速度调整板,以获得理想焊接条件的用于制备铟/铁复合板的新型爆炸焊接方法。通过理论方法计算了爆炸焊接参数,通过实验对炸药载荷的影响进行了研究。应用光滑粒子流体动力学(SPH)方法进行数值模拟以验证参数有效性,探究了结合界面的成型机理,并研究了压力和塑性应变的分布。结果表明,当炸药厚度增加时,界面波形结构更明显。界面剪切试验结果表明铟/铁复合板结合面抗剪切强度为16 MPa,比纯铟材料的抗剪切强度高,且三点弯曲试验之后复合板结合界面无裂纹。采用改进的爆炸焊接方法可以有效制备高质量铟/铁复合板。

关键词：爆炸焊接铟/铁复合板速度调整板 SPH模拟

5083Al/SUS316爆炸复合板中间层优化设计及其对组织性能的影响

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材料科学与工艺 2024年

作者：张莉莉王文韩鹏强凤鸣乔柯李莹朱磊西安建筑科技大学冶金工程学院西安天力金属复合材料股份有限公司

为提高以1060Al为中间层的5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面结合强度，本文基于固溶度计算，提出了中间层设计准则，选用1060Al+TA1+N6作为中间层制备了5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板，采用扫描电镜、X射线衍射、万能材料... 详细信息

为提高以1060Al为中间层的5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面结合强度，本文基于固溶度计算，提出了中间层设计准则，选用1060Al+TA1+N6作为中间层制备了5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板，采用扫描电镜、X射线衍射、万能材料试验机等方法对复合板界面微观组织和拉脱性能进行测试，研究了不同结合界面金属间化合物对复合板力学性能的影响。结果表明：与1060Al中间层相比，1060Al+TA1+N6中间层阻隔了1060Al和SUS316反应，抑制了脆性Al3Fe相生成。同时，中间层1060Al/TA1界面生成了韧性AlTi和AlTi3相，TA1/N6界面生成了韧性TiNi和TiNi3相。5083Al/1060Al/TA1/N6/SUS316爆炸复合板界面拉脱强度为147 MPa，相比5083Al/1060Al/SUS316爆炸复合板界面拉脱强度提高了40%。中间层1060Al/TA1和TA1/N6界面生成的韧性相有助于相邻层界面应变传递，从而提高了拉伸变形过程中应变的均匀分布，进而改变了断裂界面。

关键词：爆炸焊接中间层应变传递金属间化合物拉脱强度

基于SPH-FEM算法的爆炸焊接界面参数及波形生长机理研究

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稀有金属材料与工程 2023年第4期52卷 1272-1282页

作者：吴晓明史长根高立李文轩冯柯陆军工程大学江苏南京210007

使用SPH-FEM耦合算法对钛-钢、钢-不锈钢、铜-钢、钛-铝4种常见爆炸复合组合进行了数值模拟,理论分析了材料JC强度方程和SG强度方程的适用应变率范围。探讨了爆炸焊接静态参数基复板厚度和动态参数碰撞速度、动态弯折角对界面温度和压... 详细信息

使用SPH-FEM耦合算法对钛-钢、钢-不锈钢、铜-钢、钛-铝4种常见爆炸复合组合进行了数值模拟,理论分析了材料JC强度方程和SG强度方程的适用应变率范围。探讨了爆炸焊接静态参数基复板厚度和动态参数碰撞速度、动态弯折角对界面温度和压力的影响,借助数值模拟手段研究了界面波形形貌,漩涡和少量飞溅熔化块的生长机理。结果表明,随着复板厚度和碰撞速度的增加,界面温度、压力和波形尺寸明显增加,动态弯折角和基板厚度的改变并不能影响界面温度,界面波形生长遵循着“主逆次顺”运动规律。

关键词：爆炸焊接界面波形 SPH-FEM 参数研究强度方程