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激光辅助加热搅拌摩擦焊数值模拟与实验研究  
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【英文题名】 Numerical Simulation and Experimental Study on Laser-heated Friction Stir Welding
【作者】 修腾飞;
【导师】 金湘中;
【学位授予单位】 湖南大学;
【学科专业名称】 机械工程
【学位年度】 2015
【论文级别】 硕士
【网络出版投稿人】 湖南大学
【网络出版投稿时间】 2015-12-22
【关键词】 搅拌摩擦焊; 激光加热; Q235钢; 数值模拟; 显微结构; 力学性能;
【英文关键词】 Friction stir welding; Laser-heated; Q235 steel; Numerical simulation; Microstructure; Mechanical properties;
【中文摘要】 搅拌摩擦焊技术以其焊后残余应力小、变形小和焊接接头强度高等优点被广泛应用于铝合金、镁合金和铜合金等材料的焊接。它已被成功应用于航空、航天、铁道车辆、造船和汽车等制造领域。但搅拌摩擦焊技术在高熔点材料上的应用仍然受限于搅拌头的寿命。在焊接过程中,搅拌针承受着巨大的剪切力和摩擦磨损。预热工件可以软化被焊材料,是提高搅拌头寿命的方法之一。本文进行了Q235钢激光辅助加热搅拌摩擦焊数值模拟与实验研究。首先,建立了包含激光与搅拌头双热源的激光辅助加热搅拌摩擦焊接热源模型。模型考虑了激光对工件材料的预热、轴肩与工件的摩擦产热及搅拌针与工件材料的剪切变形产热。复合焊接过程中,激光起到辅助加热的作用,因此选用高斯面热源模型。第二,在上述热源模型的基础上,建立了激光辅助加热搅拌摩擦焊接传热传质数学模型,利用计算流体动力学软件FLUENT对模型进行了数值模拟,获得了被焊工件的温度场与流场分布。分析了辅助加热搅拌摩擦焊过程中激光功率、搅拌头转速和焊接速度等工艺参数对温度场和流场的影响。对比分析了有无激光热源对焊接温度场和流场的影响。模拟分析可以获得试件内部的温度、应力、应变、速率、流动压力和剪切力等关键场力的分布。第三,依据模拟分...
【英文摘要】 Friction stir welding(FSW) technology is widely used in welding aluminum alloy, magnesium alloy and copper alloy materials because of its lower residual stress and deformation, high strength of welded joints. It has a broad prospect in the fields of aerospace, transportation, shipbuilding, automobile and other industrial manufacturing fields. But friction stir welding technology is still limited by the lifetime of the stir tool in welding materials with high melting point. The tool pin undergoes serious she...
【更新日期】 2017-02-20

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导师:金湘中    导师单位:湖南大学    学位授予单位:湖南大学
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