2009年异种金属FSW应力应变场三维有限元模拟研究

本文档深入探讨了2009年发表的一篇关于"异种金属搅拌摩擦焊接应力应变场有限元分析"的论文。该研究由刘小文、李捷和薛敬凯三位作者，来自西北工业大学材料学院，针对紫铜（T2）与黄铜（H62）的异种金属搅拌摩擦焊接（FSW）过程进行了详细的研究。 首先，作者基于FSW产热过程的理论分析，构建了一个三维传热有限元模型。这个模型考虑了搅拌头的形状尺寸对焊接过程的影响，是建立在对焊接过程中热量传递和流动的理解之上的。他们利用ANSYS这一先进的有限元分析软件，结合实际实验中测得的几个关键温度点数据，采用了间接热力耦合法来进行模拟分析。 研究结果显示，对于3mm厚度的T2与H62材料的FSW焊接，其热源可以近似为线性热源，这意味着在模拟过程中，可以进一步简化模型为二维平面模型，这有助于提高计算效率并减少复杂性。在焊接的中间阶段，搅拌头周围的温度分布趋于稳定，显示出良好的热扩散控制。 应力应变场的分析揭示了一个重要发现：等效应力和等效应变随温度变化的趋势呈现出一致性。这意味着焊接过程中的应力和应变分布与温度变化密切相关，且在厚度方向上，不同位置的应力应变变化具有相似的规律。这一结果对于理解FSW焊接过程中的材料行为和优化工艺参数至关重要。 关键词包括“应力应变场”、“搅拌摩擦焊”和“有限元分析”，表明了论文的核心关注点。此外，该研究还被分类为工程技术领域，文献标识为A，文章编号为1003-8728(2009)11-1530-05，表明它是在《机械科学与技术》（MechanicalScienceandTechnologyforAerospaceEngineering）杂志第28卷第11期发表的。 总结来说，这篇论文提供了关于异种金属FSW焊接中应力应变场的细致数值模拟，对于理解和优化这种高效焊接技术具有重要的工程价值。通过有限元分析方法，研究人员能够深入洞察焊接过程中的热力学行为及其对材料性能的影响，从而为未来相关领域的设计和工艺改进提供理论支持。