基于DEFORM的搅拌摩擦焊接过程数值模拟及流动分析_赵旭东.pdf

# # * DEFORM 赵旭东, 张忠科, 孙丙岩, 王 丽 ( 兰州理工大学, 甘肃兰州 730050) 摘 要: 以塑性力学的基本理论为依 , 通过 A rb itrary L agrang ian - Eu lerian ( ALE )有限元方法, 使用动态适应性网格 建立焊接过程塑性金属流动有限元模型, 利用金属塑性成形有限元软件 D efo rm - 3D 模拟搅拌摩擦焊成形过 程, 得到了搅拌摩擦焊过程中的温度场分布以及焊缝区金属的流动通过有限元模拟发现: 焊接过程中由于 搅拌针不断前进而在其后面形成空腔, 搅拌摩擦焊的过程即为金属填充空腔的过程, FSW 中常见的洋葱圆环 结构就是涡旋状速度场造成的 通过模拟发现前进侧与返回侧的温度场关于焊缝分布不对称, 呈倒三角形分 布, 且前进边温度低于返回侧, 并因材料在不同温度下的剪切强度的差别而对焊缝流场产生影响, 并与实际 焊缝区形状相符 模拟采用点追踪技术结合嵌入性实验发现焊缝水平面内前进侧与返回侧塑性金属流动趋 势不同, 前进侧大量金属流向返回侧并在轴肩的下压力作用下向焊缝内部运动 关键词: 搅拌摩擦焊 有限元分析 铝合金 流动 中图分类号: TG44 文献标识码: A 文章编号: 100 6- 44 14 ( 2009) 03- 004 3- 04 Numerical simulation and analysis of the material flow of friction stir welding based on DEFORM Zh ao X u - dong, Zh ang Zhong- ke, Sun B ing - yan, W ang li (L anzhou un iversity of technology, L anzhou Gansu 730050, Ch ina ) Abstract: In th is pap er, the num er ica l smi u la tion o f the flow p atte rn in fr ic tion stir w e ld ing w as carr ied out b ase on a rbitrary eu ler ian lagrang ian f in ite e lem ent form ulation. T he adaptiv e m esh ing w as utilized in order to so lve large e lastic- plastic de- form ation and m aterial prop erties dep ending tem pe ra ture. Th is m ode l is ca librated by com p aring w ith exp er mi enta l results o f m eta l flow and temp erature d istr ibution. It can be found in the smi ulation result: th at the cav ity is form ed by the adv