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.pdfVIP

《热加工工艺》2016年10月第45卷第19期

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

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)

摘要：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

DOh10．14158／j．cnki．1001-3814．2016．19．048

中图分类号：TG439．8文献标识码：A文章编号：1001．3814(2016)19—0171—05

NumericalSimulationofFatigueandDamageofWeldingTools

withDifferentGeometriesinFrictionStirWelding

TANZhijun，WUQi。ZHANGZhao

(StateKeyLaboratoryofStructuralAnalysisforIndustrialEquipment，DepartmentofEngineeringMechanics，Dalian

UniversityofTechnology，Dalian116024，China)

Abstract：BasedonfiniteelementsoftwareDEFOMR-3D，fullycoupledthermol—mechanicalmodelsoffrictionstir

weldingwithcylindrical，triangle，andsquarestirpinswereesatblished．Resultsindicatehtathtetemperatureishardlyaffected

bythechnageofhtestirpni．Buthtepinshapecanobviouslyaffectthematerialflowing．Differentstirpniscanleadto

differentvelociytfields．Theflowvelocityishtehighestinfrictionstirweldingwihttriangulrastirpni，andhteflowvelociytis

hteslowestwihtcylindricalstirpni．Thiscanleadotdifferentweldqualities．ThetoolforcesindifferentweldingstagesCnabe

differentinhtethreecases．Thefatiguelifeofhteweldingtoolcanbedifferentinfrictionstirweldingwithdifferentpins．

Amonghtethreecases，hteshortestlifeCnabefoundofrtrinauglarpinnadhtelongestlifeforcylindricalpni．

Keywords：frictionstirweldnig；trnasverseforce；fatiugedamage

搅拌摩擦焊(FSW)是一种新型固相连接技术，影响。材料的切向流动是主要形式，纵向残余应力的

目前已应用于航空航天、船舶制造等领域”【。对于不最大值产生在热影响区的边界．残余应力呈